JP2012164383A - 光情報記録媒体およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】優れた反射防止機能を有する光情報記録媒体を提供する。
【解決手段】光情報記録媒体は、基板と、基板上に形成された1層または2層以上の情報信号層と、1層または2層以上の情報信号層上に形成された保護層とを備える。保護層の表面が、情報信号層に対して情報信号を記録または再生するための光が照射される読み取り面であり、読み取り面には、複数のサブ波長構造体が形成されている。
【選択図】図20

Description

本発明は、光情報記録媒体およびその製造方法に関する。詳しくは、反射防止機能を表面に有する光情報記録媒体に関する。
光ディスクは、取り扱いの便利さ、大量生産の容易さ、製造コストの安さなどの点で優れているため、映像や音楽などを記録するための記録媒体として広く普及している。光ディスクは、光学ドライブ装置を用い、光の照射および反射により情報信号の記録および再生を行う記録媒体であるが、従来、以下に示すように、(1)ドライブ装置側の問題点、(2)光ディスク側の問題点が指摘されている。
1.ドライブ(プレーヤー)用光学ピックアップ側から見た問題
光ディスク用として一般に使用されているポリカーボネート材等の光学用途樹脂材料では、表面反射率が可視光ほぼ全域に渡って約5%程度ある。このため、ドライブ(プレーヤー)にディスクをかけた際、ディスク信号を読み取るための光学ピックアップの光源レーザ(CD(Compact Disc)780nm、DVD(Digital Versatile Disc)650nm、BD(Blu-ray Disc(登録商標))405nm)からの出射光は、ディスク基板に入射するときに約5%光量を減衰する。更に透過した光は信号面の反射層で反射した後ピックアップ側へ戻る際、ディスク基板表面を通過するときに再度約5%光量が減衰する。これにより再生系信号量総量では約10%も光量が減衰してしまうため、ピックアップ用光源レーザとしては過剰な出射パワーが必要となり、この分レーザに負荷がかかりレーザの短寿命化等の悪影響がある。
記録系ディスクの場合には記録用レーザとして再生系より更に大きなパワーが必要となるが、表面反射により本来必要なパワーより約5%過剰に必要となりこの分レーザに負荷がかかりレーザの短寿命化等の悪影響がある。またディスクの再生信号となるディスク反射膜面からの反射光量がディスク基板表面から出る際に、入射時と同様に約5%光量を減衰し、信号品質の劣化を招く。
また、光ディスクをドライブ(プレーヤー)にかける際、光学ピックアップは最初にディスクの信号反射膜面に(多層膜の場合は表面に近い方から)サーボ用のフォーカスをかけようとするが、この時ディスクの表面の反射が高いとその表面を信号反射膜面と誤認識し、ディスク情報が読めずに再生できない問題が生じてしまう。この問題はDVD−DL仕様の2層構造ディスクで低反射率の膜が採用されてから顕在化した問題だが、後述のBDの将来的な容量拡張仕様である25GB/層×8層:200G構造では表面に近い反射膜の反射率が2%以下程度になる可能性もあり大きな問題となる可能性がある。
また、BDでは8倍速といった記録・再生技術のための光学ピックアップが検討されているが(例えば非特許文献1参照)、ディスクの表面反射は高速記録の際に必要な高パワー化時のロス、高速再生時の再生信号量のロスとなり大きな障害になる。
2.光ディスク側から見た問題
再生信号量としての反射率は規格毎に明確に規定されている。例えば偏光系光学ピックアップを使用した条件でCD:58%<(780nm)及び35%<(650nm)、DVD−SL:45〜85%及びDL18〜30%(650nm)、BD−SL:高反射率35〜70%及びDL(SL低反射率含む)12〜28%(405nm)等である。これらの反射率規格を満たすためには、ディスク反射膜からの信号反射光量がディスク基板表面から出る際に約5%光量減衰することを見込んで、元の反射率をあらかじめ高めに設定し、反射光量を確保しなければならない。
特にDVD、BD等の2層構造のディスクの場合には、基板表面側に近い半透過層では反射光量を確保すると同時に奥側の反射層のために透過光量も確保するといったバランスを取るために精密な膜厚制御が必要となり製造上の大きな支障となっている。特にBDにおいては将来的な容量拡張のために25GB/層:×8層200G、25GB/層×16層400G等の多層構造ディスクが発表されており盛んに検討されているが、多層になるほど各層の反射率は必然的に低くなり、信号光量も少なくならざるを得ないため、ディスク表面での約5%光量減衰は大きな問題とある。この信号光量の低下は前述した光学ピックアップ再生信号検出器側で電気的なノイズに信号が埋もれてしまい、読み取り誤りが生じる等の障害になる。
上述したような問題点を解決すべく、光ディスク表面に反射防止膜を設ける技術が提案されている(例えば特許文献1および特許文献2参照)。しかしながら、近年の光ディスクの高密度化に伴い、より優れた反射防止機能が望まれるようになっている。
特開平6−28716号公報
特開2003−208733号公報
CX−PAL、Semiconductor & Component News、ソニー株式会社、2007年10月、vol.74
したがって、本発明の目的は、優れた反射防止機能を有する光情報記録媒体およびその製造方法を提供することにある。
上述の課題を解決するために、第1の発明は、
基板と、
基板上に形成された1層または2層以上の情報信号層と、
1層または2層以上の情報信号層上に形成された保護層と
を備え、
保護層の表面が、情報信号層に対して情報信号を記録または再生するための光が照射される読み取り面であり、
読み取り面には、複数のサブ波長構造体が形成されている光情報記録媒体である。
第2の発明は、
第1の基板と、
第1の基板上に形成された1層または2層以上の情報信号層と、
1層または2層以上の情報信号層上に形成された第2の基板と
を備え、
第2の基板の表面が、情報信号層に対して情報信号を記録または再生するための光が照射される読み取り面であり、
読み取り面には、複数のサブ波長構造体が形成されている光情報記録媒体である。
第3の発明は、
基板と、
基板上に形成された1層または2層以上の情報信号層と、
1層または2層以上の情報信号層上に形成された保護層と
を備え、
基板の表面が、情報信号層に対して情報信号を記録または再生するための光が照射される読み取り面であり、
読み取り面には、複数のサブ波長構造体が形成されている光情報記録媒体である。
第4の発明は、
情報信号を記録または再生するための光が照射される読み取り面を有し、
読み取り面には、複数のサブ波長構造体が形成されている光情報記録媒体である。
第5の発明は、
読み取り面形成用原盤の形状を樹脂材料に転写し、複数のサブ波長構造体が表面に形成された基板または保護層を形成する工程を備え、
基板または保護層の表面が、情報信号層に対して情報信号を記録または再生するための光が照射される読み取り面である光情報記録媒体の製造方法である。
本発明において、サブ波長構造体とは、可視光波長領域から更に短めの寸法にて形成した構造体、具体的には150nmから480nm範囲でほぼ一定の直径、または長径および短径を有した円、または楕円形状の底面、および100nmから280nm範囲の高さを有した円錐、または上部が平面に近い円錐台形状とした構造体のことを示す。
本発明では、サブ波長構造体を読み取り面に形成しているので、読み取り面に入射する記録光または再生光の反射を低減することができる。したがって、読み取り面における記録光または再生光の損出を低減することができる。
以上説明したように、本発明によれば、情報信号を記録または再生するための光が照射される読み取り面に、サブ波長構造体を形成しているので、優れた反射防止機能を実現することができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光情報記録媒体の構成の一例を示す断面図である。 図2Aは、本発明の第1の実施形態に係る光情報記録媒体の読み取り面の構成の一例を示す概略平面図である。図2Bは、図2Aに示した光情報記録媒体の読み取り面の一部を拡大して表す平面図である。図2Cは、図2BのトラックT1、T3、・・・における断面図である。図2Dは、図2BのトラックT2、T4、・・・における断面図である。図2Eは、図2BのトラックT1、T3、・・・に対応する潜像形成に用いられるレーザ光の変調波形を示す略線図である。図2Fは、図2BのトラックT2、T4、・・・に対応する潜像形成に用いられるレーザ光の変調波形を示す略線図である。 図3Aは、図2Bに示した読み取り面のトラックの延在方向の断面図である。図3Bは、図2Aに示した読み取り面のθ方向の断面図である。 図4A、図4Bは、図2Aに示した光情報記録媒体の読み取り面の一部を拡大して表す斜視図である。 図5A、図5Bは、図2Aに示した光情報記録媒体の読み取り面の一部を拡大して表す斜視図である。 図6Aは、円錐形状または円錐台形状を有する構造体の配置の一例を示す略線図である。図6Bは、楕円錐形状または楕円錐台形状を有する構造体の配置の一例を示す略線図である。 図7Aは、構造体を読み取り面に形成するための読み取り面形成用原盤の成形面の構成の一例を示す概略平面図である。図7Bは、図7Aに示した読み取り面形成用原盤の成形面の一部を拡大して表す平面図である。 図8は、モスアイパターンの露光工程に用いる原盤露光装置の構成を説明するための略線図である。 図9A〜図9Eは、本発明の第1の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。 図10A〜図10Fは、本発明の第1の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。 図11A〜図11Iは、本発明の第2の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。 図12は、本発明の第3の実施形態に係る光情報記録媒体の構成の一例を示す断面図である。 図13A〜図13Iは、本発明の第3の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。 図14は、本発明の第4の実施形態に係る光情報記録媒体の構成の一例を示す断面図である。 図15A〜図15Jは、本発明の第4の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。 図16は、本発明の第5の実施形態に係る光情報記録媒体の構成の一例を示す断面図である。 図17A〜図17Jは、本発明の第5の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。 図18A〜図18Dは、本発明の第6の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。 図19A〜図19Eは、本発明の第7の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。 図20は、本発明の第8の実施形態に係る光情報記録媒体の構成の一例を示す断面図である。 図21A〜図21Gは、本発明の第8の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。 図22A〜図22Hは、本発明の第9の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。 図23Aは、本発明の第10の実施形態に係る光情報記録媒体の読み取り面の構成の一例を示す概略平面図である。図23Bは、図23Aに示した光情報記録媒体の読み取り面の一部を拡大して表す平面図である。図23Cは、図23BのトラックT1、T3、・・・における断面図である。図23Dは、図23BのトラックT2、T4、・・・における断面図である。図23Eは、図23BのトラックT1、T3、・・・に対応する潜像形成に用いられるレーザ光の変調波形を示す略線図である。図23Fは、図23BのトラックT2、T4、・・・に対応する潜像形成に用いられるレーザ光の変調波形を示す略線図である。 図24Aは、本発明の第11の実施形態に係る光情報記録媒体の読み取り面の構成の一例を示す概略平面図である。図24Bは、図24Aに示した光情報記録媒体の読み取り面の一部を拡大して表す平面図である。図24Cは、図24BのトラックT1、T3、・・・における断面図である。図24Dは、図24BのトラックT2、T4、・・・における断面図である。図24Eは、図24BのトラックT1、T3、・・・に対応する潜像形成に用いられるレーザ光の変調波形を示す略線図である。図24Fは、図24BのトラックT2、T4、・・・に対応する潜像形成に用いられるレーザ光の変調波形を示す略線図である。 図25Aは、構造体を読み取り面に形成するための読み取り面形成用原盤の成形面の構成の一例を示す概略斜視図である。図25Bは、図25Aに示した読み取り面形成用原盤の成形面の一部を拡大して表す平面図である。 図26は、モスアイパターンの露光工程に用いるロール原盤露光装置の構成について説明するための略線図である。 図27Aは、本発明の第12の実施形態に係る光情報記録媒体の読み取り面の一部を示す概略平面図である。図27Bは、図27Aに示した光情報記録媒体の読み取り面一部を拡大して表す平面図である。 図28Aは、本発明の第13の実施形態に係る光情報記録媒体の構成の一例を示す概略平面図である。図28Bは、図28Aに示した光情報記録媒体の一部を拡大して表す平面図である。図28Cは、図28BのトラックT1、T3、・・・における断面図である。図28Dは、図28BのトラックT2、T4、・・・における断面図である。 図29は、図28Bに示した光情報記録媒体の一部を拡大して表す斜視図である。 図30は、試験例1〜3のシミュレーション結果を示すグラフである。 図31A〜図31Cは、試験例4のシミュレーション結果を示すグラフである。 図32A〜図32Cは、試験例5のシミュレーション結果を示すグラフである。 図33A、図33Bは、試験例6のシミュレーション結果を示すグラフである。 図34A〜図34Cは、試験例7のシミュレーション結果を示すグラフである。 図35A〜図35Cは、試験例8のシミュレーション結果を示すグラフである。 図36A、図36Bは、試験例9のシミュレーション結果を示すグラフである。 図37A〜図37Cは、試験例10のシミュレーション結果を示すグラフである。 図38A〜図38Cは、試験例11のシミュレーション結果を示すグラフである。 図39A、図39Bは、試験例12のシミュレーション結果を示すグラフである。 図40Aは、試験例13のシミュレーション結果を示すグラフである。図40Bは、試験例14のシミュレーション結果を示すグラフである。図40Cは、試験例15のシミュレーション結果を示すグラフである。
本発明の実施形態について図面を参照しながら以下の順序で説明する。
1.第1の実施形態(基板側が読み取り面となる光情報記録媒体の第1の例)
2.第2の実施形態(基板側が読み取り面となる光情報記録媒体の第2の例)
3.第3の実施形態(貼り合わせ型の光情報記録媒体の例)
4.第4の実施形態(2層の情報信号層を有する光情報記録媒体の第1の例)
5.第5の実施形態(2層の情報信号層を有する光情報記録媒体の第2の例)
6.第6の実施形態(光情報記録媒体の読み取り面に構造体を形成する第1の例)
7.第7の実施形態(光情報記録媒体の読み取り面に構造体を形成する第2の例)
8.第8の実施形態(保護層側が読み取り面となる光情報記録媒体の第1の例)
9.第9の実施形態(保護層側が読み取り面となる光情報記録媒体の第2の例)
10.第10の実施形態(構造体を四方格子状に配列した例)
11.第11の実施形態(構造体を直線状に配列した例)
12.第12の実施形態(構造体を蛇行配列した例)
13.第13の実施形態(凹形状の構造体を配置した例)
<1.第1の実施形態>
[光情報記録媒体の構成]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光情報記録媒体の構成の一例を示す断面図である。この光情報記録媒体は、基板1と、基板1上に形成された情報信号層2と、情報信号層2上に形成された保護層3とを備える。レーザ光が照射される光情報記録媒体の読み取り面には、凸状を有する複数のサブ波長構造体(以下単に構造体と適宜称する。)11が形成されている。ここで、読み取り面とは、レーザ光の照射により情報信号の記録および/または再生が行われる面を意味する。
この第1の実施形態に係る光情報記録媒体では、基板1の側からレーザ光を情報信号層2に照射することにより、情報信号の記録または再生が行われる。例えば、780nm以上790nm以下の波長を有するレーザ光を、0.45以上0.50以下の開口数を有する対物レンズにより集光し、基板1の側から情報信号層2に照射することにより、情報信号の記録および/または再生が行われる。このような光情報記録媒体としては、例えばCD(Compact Disc)が挙げられる。
光情報記録媒体がCD規格に準拠したものである場合、構造体11の配置ピッチは、好ましくは900nm以下、より好ましくは200nm以上480nm以下、さらに好ましくは240nm以上400nm以下である。900nmを超えると、この数値に√3/2を乗じた値約780nmが六方格子配置の場合に実効的な最隣接の回折格子間隔となる寸法値に相当するので、この波長以下の領域で急激な反射率上昇が認められるようになり、反射率が1%を超えて反射防止効果が不十分となる。
構造体11の高さは、好ましくは100nm以上300nm以下、より好ましくは170nm以上280nm以下、さらに好ましくは190nm以上240nm以下である。100nm未満であると、反射率が1%を超えて反射防止効果が不十分となる。一方、300nmを超えると、反射防止性能はまだ十分だが構造体自体の高さが大きくなるために作製が困難となる。
構造体11の頂部の平坦部径は、好ましくは配置ピッチの0倍以上0.8倍以下または配置ピッチの0倍より大きく0.8倍以下、より好ましくは配置ピッチの0.4倍以上0.6倍以下、最も好ましくは0.5倍である。0.8倍を超えると、反射率が1%を超えて反射防止効果が不十分となる。
構造体11の高さHに対する、情報信号を記録または再生するための光の波長λの比率(λ/H)は、好ましくは2以上6以下である。2未満であると、反射防止性能はまだ十分だが構造体11の高さが大きくなるために作製が困難となる。一方、6を超えると、反射率が1%を超えて反射防止効果が不十分となる。
(基板)
基板1は、例えば、中央に開口(以下センターホールと称する)が形成された円環形状を有する。基板1は、第1の主面および第2の主面を有している。基板1の第1の主面である読み取り面は、上述のように構造体11が形成された微細凹凸面となっている。一方、基板1の第2の主面である信号面は、例えば、凹凸部12が形成された凹凸面となっており、この凹凸面上に情報信号層3が成膜される。ここで、信号面とは、情報信号層3が形成される面のことを意味する。この凹凸部12の形状としては、例えば、スパイラル状、同心円状、ピット列などの各種の形状を用いることができる。また、アドレス情報を付加するために、この凹凸部12をウォブル(蛇行)させるようにしてもよい。
基板1の径(直径)は、例えば120mmに選ばれる。基板1の厚さは、剛性を考慮して選ばれ、好ましくは0.3mm〜1.3mm、より好ましくは0.6mm〜1.3mm、例えば1.1mmに選ばれる。また、センタホールの径(直径)は、例えば15mmに選ばれる。
基板1の材料としては、例えばプラスチック材料またはガラスを用いることができ、コストの観点から、プラスチック材料を用いることが好ましい。プラスチック材料としては、例えばポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂などを用いることができる。
(情報信号層)
情報信号層2は、情報信号を記録可能および/または再生可能に構成される。その構成は、例えば、所望とする光情報記録媒体が再生専用型、追記型および書換可能型のうちいずれであるかに応じて適宜選択される。
所望とする光情報記録媒体が再生専用型である場合には、情報信号層2は、例えば反射膜である。この反射膜の材料としては、例えば、金属元素、半金属元素、これらの化合物または混合物が挙げられる。より具体的には、例えば、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Au)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、パラジウム(Pd)、コバルト(Co)、シリコン(Si)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ゲルマニウム(Ge)などの単体、またはこれらの単体を主成分とする合金が挙げられる。そして、実用性の面を考慮すると、これらのうちのAl系、Ag系、Au系、Si系またはGe系の材料を用いることが好ましい。
所望とする光情報記録媒体が追記型である場合には、情報信号層2は、例えば、追記型の記録層であり、この記録層としては、従来公知の追記型光情報記録媒体において一般的に使用可能なものを用いることができる。追記型の記録層としては、具体的には例えば、反射膜、有機色素膜または無機記録膜を光ディスク基板1上に順次積層してなる積層膜が挙げられる。
所望とする光情報記録媒体が書換可能型である場合には、情報信号層2は、例えば、書換可能型の記録層であり、この記録層としては、従来公知の書換可能型光情報記録媒体において一般的に使用可能なものを用いることができる。書換可能型の記録層としては、具体的には例えば、例えば、反射膜、下層誘電体層、相変化記録層、上層誘電体層を基板1上に順次積層してなる積層膜を挙げることができる。
(保護層)
保護層3は、例えば、紫外線硬化樹脂(UVレジン)などの感光性樹脂を硬化してなる。保護層3の材料としては、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂が挙げられる。
[サブ波長構造体]
図2Aは、本発明の第1の実施形態に係る光情報記録媒体の読み取り面の構成の一例を示す概略平面図である。図2Bは、図2Aに示した光情報記録媒体の読み取り面の一部を拡大して表す平面図である。図2Cは、図2BのトラックT1、T3、・・・における断面図である。図2Dは、図2BのトラックT2、T4、・・・における断面図である。図2Eは、図2BのトラックT1、T3、・・・に対応する潜像形成に用いられるレーザ光の変調波形を示す略線図である。図2Fは、図2BのトラックT2、T4、・・・に対応する潜像形成に用いられるレーザ光の変調波形を示す略線図である。図3Aは、図2Bに示した読み取り面のトラックの延在方向(X方向(以下、適宜トラック方向ともいう))の断面図である。図3Bは、図2Aに示した読み取り面のθ方向の断面図である。図4A〜図5Bは、図2Aに示した光情報記録媒体の読み取り面の一部を拡大して表す斜視図である。
読み取り面に形成された複数の構造体11は、例えば同心円状に配列されている。読み取り面に形成された複数の構造体11は、例えば、反射の低減を目的とするレーザ光の波長以下の配置ピッチで一主面に2次元配列されていることが好ましい。ここで、配置ピッチとは、配置ピッチP1または配置ピッチP2を意味する。
構造体11は、光情報記録媒体の読み取り面において複数列のトラックT1、T2、T3、・・・(以下総称して「トラックT」ともいう。)をなすような配置形態を有する。ここで、トラックとは、光情報記録媒体の読み取り面において構造体11が形成される部分のことをいう。トラックTは、同心円状またはスパイラル状(螺旋状)であることが好ましい。
構造体11は、隣接する2つのトラックT間において、半ピッチずれた位置に配置されている。具体的には、隣接する2つのトラックT間において、一方のトラック(例えばT1)に配列された構造体11の中間位置(半ピッチずれた位置)に、他方のトラック(例えばT2)の構造体11が配置されている。その結果、図2Bに示すように、隣接する3列のトラック(T1〜T3)間においてa1〜a7の各点に構造体11の中心が位置する六方格子パターンまたは準六方格子パターンを形成するように構造体11が配置されている。
構造体11が準六方格子パターンを形成するように配置されている場合には、図2Bに示すように、同一トラック(例えばT1)内における構造体11の配置ピッチP1(a1〜a2間距離)は、隣接する2つのトラック(例えばT1およびT2)間における構造体11の配置ピッチ、すなわちトラックの延在方向に対して±θ方向における構造体11の配置ピッチP2(例えばa1〜a7、a2〜a7間距離)よりも長くなっていることが好ましい。このように構造体11を配置することで、構造体11の充填密度の更なる向上を図れるようになる。
構造体11が、成形の容易さの観点から、錐体形状、または錐体形状をトラック方向に延伸または収縮させた錐体形状を有することが好ましい。構造体11が、軸対称な錐体形状、または錐体形状をトラック方向に延伸または収縮させた錐体形状を有することが好ましい。隣接する構造体11に接合されている場合には、構造体11が、隣接する構造体11に接合されている下部を除いて軸対称な錐体形状、または錐体形状をトラック方向に延伸または収縮させた錐体形状を有することが好ましい。また、錐体形状の錐面を凹状または凸状に湾曲させるようにしてもよい。錐体形状としては、例えば、円錐形状、円錐台形状、楕円錐形状、楕円錐台形状、多角錐形状(例えば三角錐形状、四角錐形状、五角錐形状など)、多角錐台形状などを挙げることができる。ここで、錐体形状とは、上述のように、円錐形状および多角錐形状以外にも、円錐台形状、多角錐台形状、楕円錐形状、楕円錐台形状などを含む概念である。また、円錐台形状とは、円錐形状の頂部を切り落とした形状をいい、楕円錐台形状とは、楕円錐の頂部を切り落とした形状のことをいい、多角錐台形状とは、多角錐の頂部を切り落とした形状のことをいう。
構造体11は、図4Aおよび図4Bに示すように、底面が長軸と短軸をもつ楕円形、長円形または卵型の錐体構造で、頂部が曲面である楕円錐形状であることが好ましい。もしくは、図5Bに示すように、底面が長軸と短軸をもつ楕円形、長円形または卵型の錐体構造で、頂部が平坦である楕円錐台形状であることが好ましい。このような形状にすると、列方向の充填率を向上させることができるからである。
反射特性の向上の観点からすると、頂部の傾きが緩やかで中央部から底部に徐々に急峻な傾きの錐体形状(図4A参照)が好ましい。また、反射特性および透過特性の向上の観点からすると、中央部の傾きが底部および頂部より急峻な錐形形状(図4B参照)、または、頂部が平坦な錐体形状(図5A参照)であることが好ましい。構造体11が楕円錐形状または楕円錐台形状を有する場合、その底面の長軸方向が、トラックの延在方向と平行となることが好ましい。図4A〜図5Bでは、各構造体11は、それぞれ同一の形状を有しているが、構造体11の形状はこれに限定されるものではなく、基体表面に2種以上の形状の構造体11が形成されていてもよい。また、構造体11は、基体2と一体的に形成されていてもよい。
また、図4A〜図5Bに示すように、構造体11の周囲の一部または全部に突出部11bを設けることが好ましい。このようにすると、構造体11の充填率が低い場合でも、反射率を低く抑えることができるからである。具体的には例えば、突出部11bは、図4A〜図5Aに示すように、隣り合う構造体11の間に設けられる。また、細長い突出部11bが、図5Bに示すように、構造体11の周囲の全体またはその一部に設けられるようにしてもよい。この細長い突出部11bは、例えば、構造体11の頂部から下部の方向に向かって延びている。突出部11bの形状としては、断面三角形状および断面四角形状などを挙げることができるが、特にこれらの形状に限定されるものではなく、成形の容易さなどを考慮して選択することができる。また、構造体11の周囲の一部または全部の表面を荒らし、微細の凹凸を形成するようにしてもよい。具体的には例えば、隣り合う構造体11の間の表面を荒らし、微細な凹凸を形成するようにしてもよい。また、構造体11の表面、例えば頂部に微小な穴を形成するようにしてもよい。
構造体11は図示する凸部形状のものに限らず、基体2の表面に形成した凹部で構成されていてもよい。構造体11の高さは特に限定されず、例えば420nm程度、具体的には415nm〜421nmである。なお、構造体11を凹部形状とした場合には、構造体11の深さとなる。
トラックの延在方向における構造体11の高さH1は、列方向における構造体11の高さH2よりも小さいことが好ましい。すなわち、構造体11の高さH1、H2がH1<H2の関係を満たすことが好ましい。H1≧H2の関係を満たすように構造体11を配列すると、トラックの延在方向の配置ピッチP1を長くする必要が生じるため、トラックの延在方向における構造体11の充填率が低下するためである。このように充填率が低下すると、反射特性の低下を招くことになる。
なお、構造体11のアスペクト比は全て同一である場合に限らず、各構造体11が一定の高さ分布(例えばアスペクト比0.83〜1.46程度の範囲)をもつように構成されていてもよい。高さ分布を有する構造体11を設けることで、反射特性の波長依存性を低減することができる。したがって、優れた反射防止特性を有する光情報記録媒体を実現することができる。
ここで、高さ分布とは、2種以上の高さ(深さ)を有する構造体11が基体2の表面に設けられていることを意味する。すなわち、基準となる高さを有する構造体11と、この構造体11とは異なる高さを有する構造体11とが基体2の表面に設けられていることを意味する。基準とは異なる高さを有する構造体11は、例えば基体2の表面に周期的または非周期的(ランダム)に設けられている。その周期性の方向としては、例えばトラックの延在方向、列方向などが挙げられる。
構造体11の周縁部に裾部11aを設けることが好ましい。光情報記録媒体の製造工程において光情報記録媒体を金型などから容易に剥離することが可能になるからである。ここで、裾部11aとは、構造体11の底部の周縁部に設けられた突出部を意味する。この裾部11aは、上記剥離特性の観点からすると、構造体11の頂部から下部の方向に向かって、なだらかに高さが低下する曲面を有することが好ましい。なお、裾部11aは、構造体11の周縁部の一部にのみ設けてもよいが、上記剥離特性の向上の観点からすると、構造体11の周縁部の全部に設けることが好ましい。また、構造体11が凹部である場合には、裾部は、構造体11である凹部の開口周縁に設けられた曲面となる。
本発明においてアスペクト比は、以下の式(1)により定義される。
アスペクト比=H/P・・・(1)
但し、H:構造体の高さ、P:平均配置ピッチ(平均周期)
ここで、平均配置ピッチPは以下の式(2)により定義される。
平均配置ピッチP=(P1+P2+P2)/3 ・・・(2)
但し、P1:トラックの延在方向の配置ピッチ(トラック延在方向周期)、P2:トラックの延在方向に対して±θ方向(但し、θ=60°−δ、ここで、δは、好ましくは0°<δ≦11°、より好ましくは3°≦δ≦6°)の配置ピッチ(θ方向周期)
また、構造体11の高さHは、構造体11の列方向の高さとする。構造体11のトラック延在方向(X方向)の高さは、列方向(Y方向)の高さよりも小さく、また、構造体11のトラック延在方向以外の部分における高さは列方向の高さとほぼ同一であるため、サブ波長構造体の高さを列方向の高さで代表する。但し、構造体11が凹部である場合、上記式(1)における構造体の高さHは、構造体の深さHとする。
同一トラック内における構造体11の配置ピッチをP1、隣接する2つのトラック間における構造体11の配置ピッチをP2としたとき、比率P1/P2が、1.00≦P1/P2≦1.1、または1.00<P1/P2≦1.1の関係を満たすことが好ましい。このような数値範囲にすることで、楕円錐または楕円錐台形状を有する構造体11の充填率を向上することができるので、反射防止特性を向上することができる。
基体表面における構造体11の充填率は、100%を上限として、65%以上、好ましくは73%以上、より好ましくは86%以上の範囲内である。充填率をこのような範囲にすることで、反射防止特性を向上することができる。充填率を向上させるためには、隣接する構造体11の下部同士を接合する、または、構造体底面の楕円率を調整などして構造体11に歪みを付与することが好ましい。
ここで、構造体11の充填率(平均充填率)は以下のようにして求めた値である。
まず、光情報記録媒体の表面を走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いてTop Viewで撮影する。次に、撮影したSEM写真から無作為に単位格子Ucを選び出し、その単位格子Ucの配置ピッチP1、およびトラックピッチTpを測定する(図4B参照)。また、その単位格子Ucの中央に位置する構造体11の底面の面積Sを画像処理により測定する。次に、測定した配置ピッチP1、トラックピッチTp、および底面の面積Sを用いて、以下の式(3)より充填率を求める。
充填率=(S(hex.)/S(unit))×100 ・・・(3)
単位格子面積:S(unit)=P1×2Tp
単位格子内に存在する構造体の底面の面積:S(hex.)=2S
上述した充填率算出の処理を、撮影したSEM写真から無作為に選び出された10箇所の単位格子について行う。そして、測定値を単純に平均(算術平均)して充填率の平均率を求め、これを基体表面における構造体11の充填率とする。
構造体11が重なっているときや、構造体11の間に突出部11bなどの副構造体があるときの充填率は、構造体11の高さに対して5%の高さに対応する部分を閾値として面積比を判定する方法で充填率を求めることができる。
構造体11が準六方格子パターンを形成する場合には、構造体底面の楕円率eは、100%<e<150%以下であることが好ましい。この範囲にすることで、構造体11の充填率を向上し、優れた反射防止特性を得ることができるからである。
ここで、楕円率eは、構造体底面のトラック方向(X方向)の径をa、それとは直交する列方向(Y方向)の径をbとしたときに、(a/b)×100で定義される。なお、構造体11の径a、bは以下のようにして求めた値である。光情報記録媒体の表面を走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いてTop Viewで撮影し、撮影したSEM写真から無作為に構造体11を10個抽出する。次に、抽出した構造体11それぞれの底面の径a、bを測定する。そして、測定値a、bそれぞれを単純に平均(算術平均)して径a、bの平均値を求め、これを構造体11の径a、bとする。
図6Aは、円錐形状または円錐台形状を有する構造体11の配置の一例を示す。図6Bは、楕円錐形状または楕円錐台形状を有する構造体11の配置の一例を示す。図6Aおよび図6Bに示すように、構造体11が、その下部同士を重ね合うようにして接合されていていることが好ましい。具体的には、構造体11の下部が、隣接関係にある構造体11の一部または全部の下部と接合されていることが好ましい。より具体的には、トラック方向において、θ方向において、またはそれら両方向において、構造体11の下部同士を接合することが好ましい。より具体的には、トラック方向において、θ方向において、またはそれら両方向において、構造体11の下部同士を接合することが好ましい。図6A、図6Bでは、隣接関係にある構造体11の全部の下部を接合する例が示されている。このように構造体11を接合することで、構造体11の充填率を向上することができる。構造体同士は、屈折率を考慮した光路長で使用環境下の光の波長帯域の最大値の1/4以下の部分で接合されていることが好ましい。これにより、優れた反射防止特性を得ることができる。
図6Bに示すように、楕円錐形状または楕円錐台形状を有する構造体11の下部同士を接合した場合には、例えば、接合部a、b、cの順序で接合部の高さが浅くなる。
配置ピッチP1に対する径2rの比率((2r/P1)×100)が、85%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上である。このような範囲にすることで、構造体11の充填率を向上し、反射防止特性を向上できるからである。比率((2r/P1)×100)が大きくなり、構造体11の重なりが大きくなりすぎると反射防止特性が低減する傾向にある。したがって、屈折率を考慮した光路長で使用環境下の光の波長帯域の最大値の1/4以下の部分で構造体同士が接合されるように、比率((2r/P1)×100)の上限値を設定することが好ましい。ここで、配置ピッチP1は、構造体11のトラック方向の配置ピッチ、径2rは、構造体底面のトラック方向の径である。なお、構造体底面が円形である場合、径2rは直径となり、構造体底面が楕円形である場合、径2rは長径となる。
[読み取り面形成用原盤の構成]
図7Aは、上述の構造体を読み取り面に形成するための読み取り面形成用原盤の成形面の構成の一例を示す概略平面図である。図7Bは、図7Aに示した読み取り面形成用原盤の成形面の一部を拡大して表す平面図である。読み取り面形成用原盤201は、円盤状の形状を有し、その表面には凹状を有する複数の構造体202が配列されている。構造体202は、例えば、同心円状またはスパイラル状のトラック上に配置されている。読み取り面形成用原盤201の材料は、例えばガラスを用いることができるが、この材料に特に限定されるものではない。後述するロール原盤露光装置を用い、2次元パターンが空間的にリンクし、1トラック毎に極性反転フォマッター信号と記録装置の回転コントロラーを同期させ信号を発生し、CAVで適切な送りピッチでパターニングすることにより、六方格子パターンまたは準六方格子パターンを記録することができる。極性反転フォマッター信号の周波数とロールの回転数を適切に設定することにより、所望の記録領域に空間周波数が一様な格子パターンを形成することができる。
[露光装置の構成]
まず、図8を参照して、モスアイパターンの露光工程に用いる原盤露光装置の構成について説明する。この原盤露光装置は、光学ディスク記録装置をベースとして構成されている。
レーザ光源21は、記録媒体としての原盤211の表面に着膜されたレジスト層を露光するための光源であり、例えば波長λ=266nmの記録用のレーザ光15を発振するものである。レーザ光源21から出射されたレーザ光15は、平行ビームのまま直進し、電気光学素子(EOM:Electro Optical Modulator)22へ入射する。電気光学素子22を透過したレーザ光15は、ミラー23で反射され、変調光学系25に導かれる。
ミラー23は、偏光ビームスプリッタで構成されており、一方の偏光成分を反射し他方の偏光成分を透過する機能をもつ。ミラー23を透過した偏光成分はフォトダイオード24で受光され、その受光信号に基づいて電気光学素子22を制御してレーザ光15の位相変調を行う。
変調光学系25において、レーザ光15は、集光レンズ26により、ガラス(SiO2)などからなる音響光学素子(AOM:Acoustic-Optic Modulator)27に集光される。レーザ光15は、音響光学素子27により強度変調され発散した後、レンズ28によって平行ビーム化される。変調光学系25から出射されたレーザ光15は、ミラー31によって反射され、移動光学テーブル32上に水平かつ平行に導かれる。
移動光学テーブル32は、ビームエキスパンダ33、および対物レンズ34を備えている。移動光学テーブル32に導かれたレーザ光15は、ビームエキスパンダ33により所望のビーム形状に整形された後、ミラー38および対物レンズ34を介して、原盤12上のレジスト層へ照射される。原盤12は、スピンドルモータ35に接続されたターンテーブル36の上に載置されている。そして、原盤211を回転させるとともに、レーザ光15を原盤211の半径方向に移動させながら、レジスト層へレーザ光15を間欠的に照射することにより、レジスト層の露光工程が行われる。形成された潜像は、円周方向に長軸を有する略楕円形になる。レーザ光15の移動は、移動光学テーブル32の矢印R方向への移動によって行われる。
露光装置は、六方格子または準六方格子の2次元パターンに対応する潜像をレジスト層に形成するための制御機構37を備えている。制御機構37は、フォマッター29とドライバ30とを備える。フォマッター29は、極性反転部を備え、この極性反転部が、レジスト層に対するレーザ光15の照射タイミングを制御する。ドライバ30は、極性反転部の出力を受けて、音響光学素子27を制御する。
このロール原盤露光装置では、2次元パターンが空間的にリンクするように1トラック毎に極性反転フォマッター信号と記録装置の回転コントロラーを同期させ信号を発生し、音響光学素子27により強度変調している。角速度一定(CAV)で適切な回転数と適切な変調周波数と適切な送りピッチでパターニングすることにより、六方格子または準六方格子パターンを記録することができる。例えば、円周方向の周期を315nm、円周方向に対して約60度方向(約−60度方向)の周期を300nmにするには、送りピッチを251nmにすればよい(ピタゴラスの法則)。極性反転フォマッター信号の周波数はロールの回転数(1800rpm、900rpm、450rpm)により変化させる。所望の記録領域に空間周波数(円周315nm周期、円周方向約60度方向(約−60度方向)300nm周期)が一様な準六方格子パターンは、遠紫外線レーザ光を移動光学テーブル32上のビームエキスパンダ(BEX)33により5倍のビーム径に拡大し、開口数(NA)0.9の対物レンズ34を介して原盤12上のレジスト層に照射し、微細な潜像を形成することにより得られる。
[光情報記録媒体の製造方法]
図9A〜図10Fは、本発明の第1の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。
(レジスト成膜工程)
まず、図9Aに示すように、円盤状の原盤211を準備する。次に、図9Bに示すように、原盤211の表面にレジスト層212を形成する。レジスト層212の材料としては、例えば有機系レジスト、および無機系レジストのいずれを用いてもよい。有機系レジストとしては、例えばノボラック系レジストや化学増幅型レジストを用いることができる。また、無機系レジストとしては、例えば、1種または2種以上の遷移金属からなる金属化合物を用いることができる。
(露光工程)
次に、図9Cに示すように、上述した原盤露光装置を用いて、原盤211を回転させると共に、露光ビームであるレーザ光213をレジスト層212に照射する。このとき、レーザ光213を原盤211の半径方向に移動させながら、レーザ光213を間欠的に照射することで、レジスト層212を全面にわたって露光する。これにより、レーザ光213の軌跡に応じた潜像214が、レジスト層212の全面にわたって形成される。
潜像214は、例えば、原盤表面において複数列のトラックをなすように配置されるとともに、六方格子パターンまたは準六方格子パターンを形成する。潜像212は、例えば、トラックの延在方向に長軸方向を有する楕円形状である。
(現像工程)
次に、原盤211を回転させながら、レジスト層212上に現像液を滴下して、図9Dに示すように、レジスト層212を現像処理する。図示するように、レジスト層212をポジ型のレジストにより形成した場合には、レーザ光213で露光した露光部は、非露光部と比較して現像液に対する溶解速度が増すので、潜像(露光部)214に応じたパターンがレジスト層212に形成される。
(エッチング工程)
次に、原盤211の上に形成されたレジスト層212のパターン(レジストパターン)をマスクとして、原盤211の表面をエッチング処理する。これにより、図9Eに示すように、トラックの延在方向に長軸方向をもつ楕円錐形状または楕円錐台形状の凹部、すなわち構造体202を得ることができる。エッチング方法は、例えばドライエッチングによって行われる。このとき、エッチング処理とアッシング処理を交互に行うことにより、例えば、錐体状の構造体202のパターンを形成することができる。また、レジスト層212の3倍以上の深さ(選択比3以上)のガラスマスターを作製でき、構造体202の高アスペクト比化を図ることができる。以上により、図10Aに示すように、例えば六方格子パターンまたは準六方格子パターンを有する読み取り面形成用原盤201が得られる。
(転写工程)
次に、図10Bに示すように、表面に信号面を形成するための凹凸が形成された信号面形成用原盤221を準備する。この信号面形成用原盤221としては、従来CDなどの光ディスクの製造において公知のスタンパ(ナノインプリント用途では一般にモールドまたはテンプレートと称される。)を用いることができる。このようなスタンパとしては、例えばニッケル製スタンパが挙げられる。
次に、図10Cに示すように、例えば射出成形法により、樹脂材料13に対して読み取り面形成用原盤201および信号面形成用原盤221の形状を転写する。これにより、図10Dに示すように、両面に形状が転写された基板1が得られる。具体的には例えば、以下のようにして基板1を成形する。まず、読み取り面形成用原盤201を射出成形装置の一方の金型のミラー面に対して配置し、信号面形成用原盤221を射出成形装置の他方の金型のミラー面に対して配置する。次に、例えば、両金型を突き合わせてキャビティを形成し、このキャビティ内に溶融した樹脂材料を供給し、固化させた後、両金型を離間させる。これにより、信号面に凹凸部12が形成され、読み取り面に複数の構造体11が形成された基板1が得られる。
(情報信号層形成工程)
次に、図10Eに示すように、例えばスパッタリング法またはスピンコート法などを用いて、情報信号層2を基板1の凹凸部12上に形成する。
(保護層形成工程)
次に、図10Fに示すように、例えばスピンコート法により、紫外線硬化樹脂などの感光性樹脂を情報信号層2上に塗布し、紫外線などの光を照射し、硬化することにより、保護層3を形成する。
以上の工程により、目的とする光情報記録媒体が得られる。
第1の実施形態によれば、光情報記録媒体の読み取り面に複数の構造体11を形成しているので、記録光または再生光に対する読み取り面の反射を低減することができる。
例えば、光ディスクの表面反射率を約4〜5%程度低下させることで、プレーヤー(ドライブ)の光学ピックアップにおける再生、および記録レーザのレーザ光として過剰なパワーを投入する必要が無くなり、レーザの負荷を低減できるのでレーザの寿命を延ばすことができる。特に高パワーが必要な記録用途、例えばDVDやBDの高速回転(例えば6X、8X等)記録に効果がある。
例えば、ディスク再生時のディスクからの信号反射率低下分約4〜5%を抑止することで、信号量の低下、これに伴うS/N比劣化といった信号品質の劣化が防ぐことができる。また、プレーヤー(ドライブ)側の再生系での負荷も低減でき良好な信号再生が可能となる。特にDVDやBDの高速回転(例えば6X、8X等)再生においては再生信号量が低下するのでそのロス、S/N劣化を防ぐことは有効である。
DVD−DL仕様、BD―DL仕様、更に将来的なBD多層構造仕様といった低反射率の反射膜仕様が増える中でディスク表面の反射率がプレーヤー(ドライブ)で反射層として御認識されることを防ぐことができる。
例えば、ディスク反射膜からの戻り信号がディスク表面での反射により低下される約4〜5%分を抑止することができるので、規格上このロス分をあらかじめ見込んで高めに設定しなければならなかった分の設定が不要となる。したがって、反射膜を薄めに設定できる等のプロセスマージン、材料コスト面で有利となる。
特に多層構造ディスクの場合、反射膜の反射率向上により反射率を元のままとしたときには、その分反射膜の薄膜化により透過率を向上させることで全体のバランスを改善できる、反射膜数を増やせる等の効果がある。
例えば、サブ波長構造体は400〜850nmの可視光領域全帯域で反射率を0.2%以下に低減できるため、単一構造でCD用780nm、DVD用650nm、BD用405nmピックアップレーザ全てに同等の反射率低減効果を持たせることができる。
上記光ディスク光学特性の改善以外にディスク読み取り面へのサブ波長体構造の形成は蓮の葉構造と類似で撥水機能を有するため、汚れ抑止の機能を付加できる。
<2.第2の実施形態>
図11は、本発明の第2の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。本発明の第2の実施形態は、第1の成形体1aと第2の成形体1bとを貼り合わせることにより、基板1を形成する点において、第1の実施形態とは異なっている。なお、第2の実施形態において第1の実施形態と対応する箇所には同一の符号を付す。
(転写工程)
まず、図11Aに示すように、読み取り面形成用原盤201を準備する。次に、図11Bに示すように、例えば射出成形法により、読み取り面形成用原盤201の形状を樹脂材料13に転写する。これにより、図11Cに示すように、一主面に複数の構造体11が形成され、他主面に平坦面が形成された第1の成形体1aが得られる。第1の成形体1aは、例えばシート状または板状を有し、取り扱いの容易さの観点から板状であることが好ましい。
次に、図11Dに示すように、信号面形成用原盤221を準備する。次に、図11Eに示すように、例えば射出成形法により、信号面形成用原盤201の形状を樹脂材料13に転写する。これにより、図11Fに示すように、一主面に凹凸部12が形成され、他主面に平坦面が形成された第2の成形体1bが得られる。第2の成形体1bは、例えばシート状または板状を有し、取り扱いの容易さの観点から板状であることが好ましい。
(貼り合わせ工程)
次に、図11Gに示すように、第1の成形体1aと第2の成形体1bとの平坦面同士を、貼合層14を介して貼り合わせることにより、基板1を得る。貼合層14の材料としては、例えば紫外線硬化性樹脂、感圧性粘着剤(Pressure Sensitive Adhesive:PSA)などを主成分とする材料を用いることができる。貼合層14が感圧性粘着剤を主成分とする場合、第1の成形体1aおよび第2の成形体1bの一方の平坦面に予め貼合層14を形成しておくようにしてもよい。
(情報信号層形成工程)
次に、図11Hに示すように、例えばスパッタリング法またはスピンコート法などを用いて、情報信号層2を基板1の凹凸部12上に形成する。
(保護層形成工程)
次に、図11Iに示すように、例えばスピンコート法により、紫外線硬化樹脂などの感光性樹脂を情報信号層2上に塗布し、紫外線などの光を照射し、硬化することにより、保護層3を形成する。
以上の工程により、目的とする光情報記録媒体が得られる。
<3.第3の実施形態>
図12は、本発明の第3の実施形態に係る光情報記録媒体の構成の一例を示す断面図である。光情報記録媒体は、第1の基板41と、第1の基板41上に形成された情報信号層2と、情報信号層2上に形成された第2の基板42とを備える。第2の基板42の表面には、凸状を有する複数の構造体11が形成されている。第3の実施形態において第1の実施形態と同一の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
この光情報記録媒体では、第2の基板42の側から情報信号層2にレーザ光を照射することにより、情報信号の記録および/または再生が行われる。例えば、650nm以上665nm以下の波長を有するレーザ光を、0.64以上0.66以下の開口数を有する対物レンズにより集光し、第2の基板41の側から情報信号層2に照射することにより、情報信号の記録および/または再生が行われる。このような光情報記録媒体としては、例えばDVD(Digital Versatile Disc)が挙げられる。
光情報記録媒体がDVD規格に準拠したものである場合、構造体11の配置ピッチは、好ましくは750nm以下、より好ましくは150nm以上450nm以下、さらに好ましは240nm以上400nm以下である。750nmを超えると、この数値に√3/2を乗じた値約650nmが六方格子配置の場合に実効的な最隣接の回折格子間隔となる寸法値に相当するので、この波長以下の領域で急激な反射率上昇が認められるようになり、反射率が1%を超えて反射防止効果が不十分となる。
構造体11の高さは、好ましくは80nm以上240nm以下、より好ましくは140nm以上200nm以下、さらに好ましくは160nm以上180nm以下である。80nm未満であると、反射率が1%を超えて反射防止効果が不十分となる。一方、240nmを超えると、反射防止性能はまだ十分だが構造体11の高さが大きくなるために作製が困難となる。
構造体11の頂部の平坦部径は、好ましくは配置ピッチの0倍以上0.7倍以下または0倍より大きく0.7倍以下、より好ましくは配置ピッチの0.4倍以上0.6倍以下、最も好ましくは0.5倍である。0.7倍を超えると、反射率が1%を超えて反射防止効果が不十分となる。
構造体11の高さHに対する、情報信号を記録または再生するための光の波長λの比率(λ/H)は、好ましくは2以上6以下である。2未満であると、反射防止性能はまだ十分だが構造体11の高さが大きくなるために作製が困難となる。一方、6を超えると、反射率が1%を超えて反射防止効果が不十分となる。
第1の基板41および第2の基板42は、中央にセンターホール(図示せず)が形成された円環形状を有し、その厚さは、例えば0.6mmに選ばれる。第2の基板42の一主面には複数の構造体11が形成され、他主面には凹凸部11が形成されている。第1の基板41および第2の基板42の材料としては、第1の実施形態における基板1と同様の材料を用いることができる。
図13A〜図13Iは、本発明の第3の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。
(転写工程)
まず、図13Aおよび図13Bに示すように、読み取り面成形用原盤201と信号面形成用原盤221とを準備する。次に、図13Cに示すように、例えば射出成形法により、読み取り面成形用原盤201と信号面形成用原盤221との形状を樹脂材料13に転写する。これにより、図13Dに示すように、一主面に複数の構造体11が形成され、他主面に凹凸部12が形成された第2の基板42が得られる。
(情報信号層形成工程)
次に、図13Eに示すように、例えばスパッタリング法またはスピンコート法などを用いて、第2の基板42の凹凸部12上に情報信号層2を形成する。
(転写工程)
次に、図13Fに示すように、例えば平滑な成形面を有する原盤231または金型を準備する。次に、図13Gに示すように、例えば射出成形法により原盤231または金型の平滑な成形面の形状を樹脂材料13に転写する。これにより、図13Hに示すように、平滑面を両主面に有する第1の基板41が形成される。
(貼り合わせ工程)
次に、図13Iに示すように、第1の基板41の平滑面と、第2の基板42の情報信号層形成面とを、貼合層14により貼り合わせる。
以上の工程により、目的とする光情報記録媒体が得られる。
<4.第4の実施形態>
(光情報記録媒体の構成)
図14は、本発明の第4の実施形態に係る光情報記録媒体の構成の一例を示す断面図である。光情報記録媒体は、第1の基板41、第1の情報信号層(L0層と称される。)43、中間層44、第2の情報信号層(L1層と称される。)45、第2の基板42がこの順序で順次積層された構成を有している。第4の実施形態において第3の実施形態と同一の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
第1の情報信号層43および第2の情報信号層45は、情報信号を記録可能および/または再生可能に構成される。その構成は、例えば、所望とする光情報記録媒体が再生専用型、追記型および書換可能型のうちいずれであるかに応じて適宜選択される。第2の情報信号層45は、レーザ光を反射するとともに、レーザ光を透過可能な構成を有する半透過層である点において、第1の情報信号層43と異なっている。
中間層44は、情報信号の記録および/または再生を行うためのレーザ光に対して透明性を有する樹脂材料からなり、このような材料としては、例えばポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂などのプラスチック材料を用いることができる。
(光情報記録媒体の製造方法)
図15A〜図15Jは、本発明の第4の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。
(転写工程)
まず、図15Aおよび図15Bに示すように、読み取り面成形用原盤201と第1の信号面形成用原盤241とを準備する。次に、図15Cに示すように、例えば射出成形法により、読み取り面成形用原盤201と第1の信号面形成用原盤241との形状を樹脂材料13に転写する。これにより、図15Dに示すように、一主面に複数の構造体11が形成され、他主面に凹凸部12が形成された第2の基板42が得られる。
(情報信号層形成工程)
次に、図15Eに示すように、例えばスパッタリング法またはスピンコート法などを用いて、情報信号層45を第2の基板42の凹凸部12上に形成する。
(転写工程)
次に、図15Fに示すように、第2の信号面形成用原盤242を準備する。次に、図15Gに示すように、例えば射出成形法により第2の信号面形成用原盤242の形状を樹脂材料13に転写する。これにより、図15Hに示すように、一主面に凹凸部12が形成され、他主面に平滑面が形成された第1の基板41が得られる。
(情報信号層形成工程)
次に、図15Iに示すように、例えばスパッタリング法またはスピンコート法などを用いて、第1の基板41の凹凸部12上に情報信号層43を形成する。
(貼り合わせ工程)
次に、図15Jに示すように、第1の基板41の第1の情報信号層形成面と、第2の基板42の第2の情報信号層形成面とを、中間層44により貼り合わせる。
以上の工程により、目的とする光情報記録媒体が得られる。
<5.第5の実施形態>
(光情報記録媒体の構成)
図16は、本発明の第5の実施形態に係る光情報記録媒体の構成の一例を示す断面図である。光情報記録媒体は、第1の基板51、第1の情報信号層52、第2の基板53、第2の情報信号層54、保護層3がこの順序で順次積層された構成を有している。第5の実施形態において第1の実施形態と同一の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
第1の基板51および第2の基板53は、中央にセンターホール(図示せず)が形成された円環形状を有し、その厚さは、例えば約0.6mmに選ばれる。第1の基板51の一主面には、複数の構造体11が形成れ、他主面には凹凸部12が形成されている。第2の基板53の一主面には、凹凸部12が形成されている。第1の基板51および第2の基板53の材料としては、第1の実施形態における基板1と同様の材料を用いることができる。第1の情報信号層52は、レーザ光を反射するとともに、レーザ光を透過可能な構成を有する半透過層である。第1の情報信号層52は、例えば、第2の情報信号層54に比べて高密度記録が可能な構成を有している。
(光情報記録媒体の製造方法)
図17A〜図17Jは、本発明の第5の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。
(転写工程)
まず、図17Aおよび図17Bに示すように、読み取り面成形用原盤201と第1の信号面形成用原盤251とを準備する。次に、図17Cに示すように、例えば射出成形法により、読み取り面成形用原盤201と第1の信号面形成用原盤251との形状を樹脂材料13に転写する。これにより、図17Dに示すように、一主面に複数の構造体11が形成され、他主面に凹凸部12が形成された第1の基板51が得られる。
(情報信号層形成工程)
次に、図17Eに示すように、例えばスパッタリング法またはスピンコート法などを用いて、第1の情報信号層52を第1の基板51の凹凸部12上に形成する。
(転写工程)
次に、図17Fに示すように、第2の信号面形成用原盤252を準備する。次に、図17Gに示すように、例えば射出成形法により第2の信号面形成用原盤252の形状を樹脂材料13に転写する。これにより、図17Hに示すように、一主面に凹凸部12が形成され、他主面に平滑面が形成された第2の基板53が得られる。
(情報信号層形成工程)
次に、図17Iに示すように、例えばスパッタリング法またはスピンコート法などを用いて、第2の情報信号層54を第2の基板53の凹凸部12上に形成する。
(保護層形成工程)
次に、図17Iに示すように、例えばスピンコート法により、紫外線硬化樹脂などの感光性樹脂を第2の情報信号層2上に塗布し、紫外線などの光を照射し、硬化することにより、保護層3を形成する。
(貼り合わせ工程)
次に、図17Jに示すように、第1の基板51の信号面と、第2の基板42の平滑面とを、貼合層14により貼り合わせる。
以上の工程により、目的とする光情報記録媒体が得られる。
<6.第6の実施形態>
図18A〜図18Dは、本発明の第6の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。本発明の第6の実施形態は、最終工程において光情報記録媒体の読み取り面に複数の構造体11を形成する点において、第4の実施形態とは異なっている。なお、第6の実施形態において第1の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付す。
まず、図18Aに示すように、読み取り面形成用原盤201を準備する。次に、図18Bに示すように、第1の基板41、第2の情報信号層43、中間層44、第2の情報信号層45、第2の基板42aがこの順序で積層された光情報記録媒体を準備する。第2の基板42aは、一主面に構造体11が形成されておらず、平滑面が形成されている以外は、第4の実施形態の第2の基板42と同様である。
次に、図18Cに示すように、例えばスピンコート法により、光情報記録媒体の読み取り面上に紫外線硬化樹脂などの感光性樹脂を塗布する。次に、読み取り面形成用原盤201を紫外線硬化樹脂に押し当て、紫外線などの光を照射し、硬化させる。これにより、図18Dに示すように、光情報記録媒体の読み取り面に複数の構造体11が形成される。
以上により、目的とする光情報記録媒体が得られる。
第6の実施形態によれば、光情報記録媒体の製造工程の最終工程において、読み取り面に複数の構造体11を形成するので、従来の光情報記録媒体の製造ラインを大幅に変更することなく、優れた反射防止特性を有する光情報記録媒体を作製することができる。
<7.第7の実施形態>
図19A〜図19Eは、本発明の第7の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。本発明の第7の実施形態は、複数の構造体11が形成された成形体15を光情報記録媒体の読み取り面に貼り合わせることにより、読み取り面に複数の構造体11を形成する点において、第6の実施形態とは異なっている。なお、第7の実施形態において第6の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付す。
まず、図19Aに示すように、読み取り面形成用原盤201を準備する。次に、図19Bに示すように、樹脂材料13に読み取り面形成用原盤201を押し当て、読み取り面形成用原盤201の形状を樹脂材料13に転写する。転写の方法としては、例えば、UV転写などの光転写、熱転写などを用いることができる。これにより、図19Cに示すように、一主面に構造体11が形成された成形体15が得られる。成形体15の形状としては、例えば、シート状または板状が挙げられる。樹脂材料13としては、例えば、紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。
次に、図19Dに示すように、第1の基板41、第2の情報信号層43、中間層44、第2の情報信号層45、第2の基板42aがこの順序で積層された光情報記録媒体を準備する。次に、図19Eに示すように、光情報記録媒体の読み取り面に対して、成形体15を貼合層14を介して貼り合わせる。
以上により、目的とする光情報記録媒体が得られる。
第7の実施形態によれば、光情報記録媒体の製造工程の最終工程において、読み取り面に複数の構造体11を形成するので、第6の実施形態と同様の効果を得ることができる。
<8.第8の実施形態>
(光情報記録媒体の構成)
図20は、本発明の第8の実施形態に係る光情報記録媒体の構成の一例を示す断面図である。光情報記録媒体は、基板1と、基板1上に形成された情報信号層2と、情報信号層2上に形成された保護層61とを備える。保護層61の表面には、凸状を有する複数の構造体11が形成されている。第8の実施形態において第1の実施形態と同一の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
この光情報記録媒体では、光透過層としての保護層61の側からレーザ光を情報信号層2に照射することにより、情報信号の記録または再生が行われる。例えば、400nm以上410nm以下の範囲の波長を有するレーザ光を、0.84以上0.86以下の範囲の開口数を有する対物レンズにより集光し、保護層61の側から情報信号層2に照射することにより、情報信号の記録または再生が行われる。このような光情報記録媒体としては、例えばBD(Blu-ray Disc(登録商標))が挙げられる。
光情報記録媒体がBD規格に準拠したものである場合、構造体11の配置ピッチは、好ましくは470nm以下、より好ましくは150nm以上350nm以下、さらに好ましくは200nm以上315nm以下である。470nm超えると、この数値に√3/2を乗じた値 約407nmが六方格子配置の場合に実効的な最隣接の回折格子間隔となる寸法値に相当するので、この波長以下の領域で急激な反射率上昇が認められるようになり、反射率が1%を超えて反射防止効果が不十分となる。
構造体11の高さは、好ましくは80nm以上200nm以下、より好ましくは100nm以上160nm以下、さらに好ましくは110nm以上145nm以下である。80nm未満であると、反射率が1%を超えて反射防止効果が不十分となる。一方、200nmを超えると、反射防止性能はまだ十分だが構造体11の高さが大きくなるために作製がやや困難となる。
構造体11の頂部の平坦部径は、好ましくは配置ピッチの0倍以上0.7倍以下または0倍より大きく0.7倍以下、より好ましくは配置ピッチの0.2倍以上0.5倍以下、さらに好ましくは0.3倍以上0.4倍以下である。0.7倍を超えると、反射率が1%を超えて反射防止効果が不十分となる。
構造体11の高さHに対する、情報信号を記録または再生するための光の波長λの比率(λ/H)は、好ましくは2以上6以下である。2未満であると、反射防止性能はまだ十分だが構造体11の高さが大きくなるために作製がやや困難となる。一方、6を超えると、反射率が1%を超えて反射防止効果が不十分となる。
光透過層である保護層61は、例えば、円環形状を有する光透過性シートと、この光透過性シートを基板1に対して貼り合わせるための接着層とから構成される。光透過性シートは、記録および/または再生に用いられるレーザ光に対して、吸収能が低い材料からなることが好ましく、具体的には透過率90パーセント以上の材料からなることが好ましい。光透過性シートの材料としては、例えばポリカーボネート樹脂材料、ポリオレフィン系樹脂(例えばゼオネックス(登録商標))が挙げられる。光透過性シートの厚さは、好ましくは0.3mm以下に選ばれ、より好ましくは3μm〜177μmの範囲内から選ばれる。接着層は、例えば紫外線硬化樹脂または感圧性粘着剤(PSA:Pressure Sensitive Adhesive)からなる。また、保護層61が、UVレジンなどの感光性樹脂を硬化してなるレジンカバーから構成するようにしてもよい。レジンカバーの材料としては、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂が挙げられる。
保護層61の厚さは、好ましくは10μm〜177μmの範囲内から選ばれ、例えば100μmに選ばれる。このような薄い保護層61と、例えば0.85程度の高NA(numerical aperture)化された対物レンズとを組み合わせることによって、高密度記録を実現することができる。
(光情報記録媒体の製造方法)
図21A〜図21Gは、本発明の第8の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。
(転写工程)
まず、図21Aに示すように、信号面形成用原盤221を準備する。次に、図21Bに示すように、例えば射出成形法により、信号面形成用原盤221の形状を樹脂材料13に転写する。これにより、図21Cに示すように、一主面に凹凸部12が形成された基板1が得られる。
(情報信号層形成工程)
次に、図21Dに示すように、例えばスパッタリング法またはスピンコート法などを用いて、情報信号層2を基板1の凹凸部12上に形成する。
(転写工程)
次に、図21Eに示すように、読み取り面形成用原盤201を準備する。次に、図21Fに示すように、例えばスピンコート法により基板1の情報信号層2上に紫外線硬化樹脂などの樹脂材料13を塗布する。次に、この樹脂材料13に対して読み取り面形成用原盤201を押し当てた後、樹脂材料13に紫外線などを照射することにより、硬化させる。これにより、図21Gに示すように、読み取り面に複数の構造体11が形成された光情報記録媒体が得られる。
<9.第9の実施形態>
図22A〜図22Hは、本発明の第9の実施形態に係る光情報記録媒体の製造方法の一例を説明するための工程図である。
まず、図22A〜図22Dに示すように、第8の実施形態と同様にして、凹凸部12上に情報信号層2が形成された基板1を作製する。次に、図22Eに示すように、読み取り面形成用原盤201を準備する。次に、例えばスピンコート法により基体61a上に紫外線硬化樹脂などの樹脂材料13を塗布する。基体61aの形状としては、例えばシート状が挙げられる。次に、図22Fに示すように、この樹脂材料13に対して読み取り面形成用原盤201を押し当て、樹脂材料13に対して紫外線などを照射することにより、硬化させる。これにより、図22Gに示すように、基体61aの一主面に多数の構造体11を備える反射防止層61bが形成される。次に、図22Hに示すように、基体61aの平滑面と基板1の信号面とを貼合層14を介して貼り合わせる。これにより、読み取り面に複数の構造体11が形成された光情報記録媒体が得られる。
<10.第10の実施形態>
図23Aは、本発明の第10の実施形態に係る光情報記録媒体の読み取り面の構成の一例を示す概略平面図である。図23Bは、図23Aに示した光情報記録媒体の読み取り面の一部を拡大して表す平面図である。図23Cは、図23BのトラックT1、T3、・・・における断面図である。図23Dは、図23BのトラックT2、T4、・・・における断面図である。図23Eは、図23BのトラックT1、T3、・・・に対応する潜像形成に用いられるレーザ光の変調波形を示す略線図である。図23Fは、図23BのトラックT2、T4、・・・に対応する潜像形成に用いられるレーザ光の変調波形を示す略線図である。
第4の実施形態に係る光情報記録媒体は、各構造体11が、隣接する3列のトラック間において四方格子パターンまたは準四方格子パターンをなしている点において、第1の実施形態のものとは異なっている。
同一トラック内における構造体11の配置ピッチP1は、隣接する2つのトラック間における構造体11の配置ピッチP2よりも長いことが好ましい。また、同一トラック内における構造体11の配置ピッチをP1、隣接する2つのトラック間における構造体11の配置ピッチをP2としたとき、P1/P2が1.4<P1/P2≦1.5の関係を満たすことが好ましい。このような数値範囲にすることで、楕円錐または楕円錐台形状を有する構造体11の充填率を向上することができるので、反射防止特性を向上することができる。また、トラックに対して45度方向または約45度方向における構造体11の高さまたは深さは、トラックの延在方向における構造体11の高さまたは深さよりも小さいことが好ましい。
トラックの延在方向に対して斜となる構造体11の配列方向(θ方向)の高さH2は、トラックの延在方向における構造体11の高さH1よりも小さいことが好ましい。すなわち、構造体11の高さH1、H2がH1>H2の関係を満たすことが好ましい。
構造体11が四方格子または準四方格子パターンを形成する場合には、構造体底面の楕円率eは、150%≦e≦180%であることが好ましい。この範囲にすることで、構造体11の充填率を向上し、優れた反射防止特性を得ることができるからである。
基体表面における構造体11の充填率は、100%を上限として、65%以上、好ましくは73%以上、より好ましくは86%以上の範囲内である。充填率をこのような範囲にすることで、反射防止特性を向上することができる。
ここで、構造体11の充填率(平均充填率)は以下のようにして求めた値である。
まず、光情報記録媒体の表面を走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いてTop Viewで撮影する。次に、撮影したSEM写真から無作為に単位格子Ucを選び出し、その単位格子Ucの配置ピッチP1、およびトラックピッチTpを測定する(図23B参照)。また、その単位格子Ucに含まれる4つの構造体11のいずれかの底面の面積Sを画像処理により測定する。次に、測定した配置ピッチP1、トラックピッチTp、および底面の面積Sを用いて、以下の式(2)より充填率を求める。
充填率=(S(tetra)/S(unit))×100 ・・・(2)
単位格子面積:S(unit)=2×((P1×Tp)×(1/2))=P1×Tp
単位格子内に存在する構造体の底面の面積:S(tetra)=S
上述した充填率算出の処理を、撮影したSEM写真から無作為に選び出された10箇所の単位格子について行う。そして、測定値を単純に平均(算術平均)して充填率の平均率を求め、これを基体表面における構造体11の充填率とする。
配置ピッチP1に対する径2rの2倍の比率(((2×2r)/P1)×100)が、127%以上、好ましくは137%以上、より好ましくは146%以上である。このような範囲にすることで、構造体11の充填率を向上し、反射防止特性を向上できるからである。ここで、配置ピッチP1は、構造体11のトラック方向の配置ピッチ、径2rは、構造体底面のトラック方向の径である。なお、構造体底面が円形である場合、径2rは直径となり、構造体底面が楕円形である場合、径2rは長径となる。
<11.第11の実施形態>
[光情報記録媒体の構成]
図24Aは、本発明の第11の実施形態に係る光情報記録媒体の読み取り面の構成の一例を示す概略平面図である。図24Bは、図24Aに示した光情報記録媒体の読み取り面の一部を拡大して表す平面図である。図24Cは、図24BのトラックT1、T3、・・・における断面図である。図24Dは、図24BのトラックT2、T4、・・・における断面図である。図24Eは、図24BのトラックT1、T3、・・・に対応する潜像形成に用いられるレーザ光の変調波形を示す略線図である。図24Fは、図24BのトラックT2、T4、・・・に対応する潜像形成に用いられるレーザ光の変調波形を示す略線図である。
第11の実施形態に係る光情報記録媒体は、構造体11が直線状に配列されて複数のトラックをなしている点において、第1の実施形態とは異なっている。
[読み取り面形成用原盤の構成]
図25Aは、上述の構造体を読み取り面に形成するための読み取り面形成用原盤の成形面の構成の一例を示す概略斜視図である。図25Bは、図25Aに示した読み取り面形成用原盤の成形面の一部を拡大して表す平面図である。読み取り面形成用原盤201は、その表面に凹部である構造体202が多数配置された構成を有している。読み取り面形成用原盤201は、円柱状または円筒状の形状を有する。読み取り面形成用原盤201の材料は、例えばガラスを用いることができるが、この材料に特に限定されるものではない。後述するロール原盤露光装置を用い、2次元パターンが空間的にリンクし、1トラック毎に極性反転フォマッター信号と記録装置の回転コントロラーを同期させ信号を発生し、CAVで適切な送りピッチでパターニングすることにより、六方格子パターンまたは準六方格子パターンを記録することができる。極性反転フォマッター信号の周波数とロールの回転数を適切に設定することにより、所望の記録領域に空間周波数が一様な格子パターンを形成することができる。
[露光装置の構成]
図26を参照して、モスアイパターンの露光工程に用いる原盤露光装置の構成について説明する。この原盤露光装置は、光学ディスク記録装置をベースとして構成されている。
レーザ光源21は、記録媒体としての原盤201の表面に着膜されたレジストを露光するための光源であり、例えば波長λ=266nmの記録用のレーザ光15を発振するものである。レーザ光源21から出射されたレーザ光15は、平行ビームのまま直進し、電気光学素子(EOM:Electro Optical Modulator)22へ入射する。電気光学素子22を透過したレーザ光15は、ミラー23で反射され、変調光学系25に導かれる。
ミラー23は、偏光ビームスプリッタで構成されており、一方の偏光成分を反射し他方の偏光成分を透過する機能をもつ。ミラー23を透過した偏光成分はフォトダイオード24で受光され、その受光信号に基づいて電気光学素子22を制御してレーザ光15の位相変調を行う。
変調光学系25において、レーザ光15は、集光レンズ26により、ガラス(SiO2)などからなる音響光学素子(AOM:Acoustic-Optic Modulator)27に集光される。レーザ光15は、音響光学素子27により強度変調され発散した後、レンズ28によって平行ビーム化される。変調光学系25から出射されたレーザ光15は、ミラー31によって反射され、移動光学テーブル32上に水平かつ平行に導かれる。
移動光学テーブル32は、ビームエキスパンダ33、および対物レンズ34を備えている。移動光学テーブル32に導かれたレーザ光15は、ビームエキスパンダ33により所望のビーム形状に整形された後、対物レンズ34を介して、原盤12上のレジスト層へ照射される。原盤12は、スピンドルモータ35に接続されたターンテーブル36の上に載置されている。そして、原盤12を回転させるとともに、レーザ光15を原盤12の高さ方向に移動させながら、レジスト層へレーザ光15を間欠的に照射することにより、レジスト層の露光工程が行われる。形成された潜像は、円周方向に長軸を有する略楕円形になる。レーザ光15の移動は、移動光学テーブル32の矢印R方向への移動によって行われる。
露光装置は、六方格子または準六方格子の2次元パターンに対応する潜像をレジスト層に形成するための制御機構37を備えている。制御機構37は、フォマッター29とドライバ30とを備える。フォマッター29は、極性反転部を備え、この極性反転部が、レジスト層に対するレーザ光15の照射タイミングを制御する。ドライバ30は、極性反転部の出力を受けて、音響光学素子27を制御する。
このロール原盤露光装置では、2次元パターンが空間的にリンクするように1トラック毎に極性反転フォマッター信号と記録装置の回転コントロラーを同期させ信号を発生し、音響光学素子27により強度変調している。角速度一定(CAV)で適切な回転数と適切な変調周波数と適切な送りピッチでパターニングすることにより、六方格子または準六方格子パターンを記録することができる。例えば、円周方向の周期を315nm、円周方向に対して約60度方向(約−60度方向)の周期を300nmにするには、送りピッチを251nmにすればよい(ピタゴラスの法則)。極性反転フォマッター信号の周波数はロールの回転数(1800rpm、900rpm、450rpm)により変化させる(表1参照)。所望の記録領域に空間周波数(円周315nm周期、円周方向約60度方向(約−60度方向)300nm周期)が一様な準六方格子パターンは、遠紫外線レーザ光を移動光学テーブル32上のビームエキスパンダ(BEX)33により5倍のビーム径に拡大し、開口数(NA)0.9の対物レンズ34を介して原盤12上のレジスト層に照射し、微細な潜像を形成することにより得られる。
[光情報記録媒体の製造方法]
上述の構成を有する光情報記録媒体は、読み取り面形成用原盤201を用いて例えば以下のようにして作製される。
まず、シート上に紫外線硬化樹脂などの感光性樹脂を塗布する。次に、読み取り面形成用原盤201を回転させながら、その成形面を、シート上に塗布された感光性樹脂に押し当てるとともに、シート側から紫外線などの光を感光性樹脂に対して照射することにより、感光性樹脂を硬化させる。その後、読み取り面形成用原盤201の回転を維持しながら、その成形面を、硬化した感光性樹脂から剥離する。これにより、直線状に配列された複数の構造体11がシートの一主面に形成される。次に、このシートを円環形状に打ち抜き、打ち抜いた円環形状のシートを、紫外線硬化性樹脂、または感圧性粘着剤などからなる貼合層を介して、基板上に形成された情報信号層上に貼り合わせる。
以上により、目的とする光情報記録媒体が得られる。
<12.第12の実施形態>
図27Aは、本発明の第12の実施形態に係る光情報記録媒体の読み取り面の一部を示す概略平面図である。図27Bは、図27Aに示した光情報記録媒体の読み取り面一部を拡大して表す平面図である。
第12の実施形態に係る光情報記録媒体は、構造体11を蛇行するトラック(以下ウォブルトラックと称する。)上に配列している点において、第1の実施形態とは異なっている。基体2上における各トラックのウォブルは、同期していることが好ましい。すなわち、ウォブルは、シンクロナイズドウォブルであることが好ましい。このようにウォブルを同期させることで、六方格子または準六方格子の単位格子形状を保持し、充填率を高く保つことができる。ウォブルトラックの波形としては、例えば、サイン波、三角波などを挙げることができる。ウォブルトラックの波形は、周期的な波形に限定されるものではなく、非周期的な波形としてもよい。ウォブルトラックのウォブル振幅は、例えば±10μm程度に選択される。
この第12の実施形態において、上記以外のことは、第1の実施形態と同様である。
第12の実施形態によれば、構造体11をウォブルトラック上に配列していので、外観上のムラの発生を抑制できる。
<13.第13の実施形態>
図28Aは、本発明の第13の実施形態に係る光情報記録媒体の構成の一例を示す概略平面図である。図28Bは、図28Aに示した光情報記録媒体の一部を拡大して表す平面図である。図28Cは、図28BのトラックT1、T3、・・・における断面図である。図28Dは、図28BのトラックT2、T4、・・・における断面図である。図29は、図28Bに示した光情報記録媒体の一部を拡大して表す斜視図である。
第13の実施形態に係る光情報記録媒体1は、凹形状を有する構造体11が基体表面に多数配列されている点において、第1の実施形態のものとは異なっている。この構造体11の形状は、第1の実施形態における構造体11の凸形状を反転して凹形状としたものである。なお、上述のように構造体11を凹部とした場合、凹部である構造体11の開口部(凹部の入り口部分)を下部、基板1の深さ方向の最下部(凹部の最も深い部分)を頂部と定義する。すなわち、非実体的な空間である構造体11により頂部、および下部を定義する。また、第13の実施形態では、構造体11が凹部であるため、式(1)などにおける構造体11の高さHは、構造体11の深さHとなる。
この第13の実施形態において、上記以外のことは、第1の実施形態と同様である。
この第13の実施形態では、第1の実施形態における凸形状の構造体11の形状を反転して凹形状としているので、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
(実施例1)
まず、CD規格に準拠した情報信号を記録した信号面形成用スタンパ(ニッケル製スタンパ)と、この信号面形成用スタンパの信号領域に対応する領域(半径20mm〜59mm)に、以下に示すサブ波長構造体を形成した読み取り面形成用スタンパとを準備した。
構造体のピッチ(構造中心間距離):約300nm
構造体の高さ:約250nm
構造体の配置パターン:準六方格子配置
構造体の形状:楕円錐台形状
次に、信号面形成用スタンパを射出成形装置の一方の金型に取り付け、読み取り面形成用スタンパを他方の金型に取り付け、この射出成形装置を用いて樹脂材料にスタンパの形状を転写した。これにより、凹凸パターンが形成された信号面と、サブ波長構造体パターンが形成された読み取り面とを有する厚さ1.2mmのポリカーボネート基板(以下PC基板と称する)が得られた。
次に、スパッタリング法により、この基板の信号面にアルミ膜(反射膜)を成膜した。次に、スピンコート法によりアルミ膜上に紫外線硬化樹脂を塗布し硬化させることにより、保護膜を形成した。これにより、読み取り面に所望のサブ波長構造体を有する、CD規格に準拠した光ディスクが得られた。
(実施例2)
まず、実施例1と同様の信号面形成用スタンパと読み取り面形成用スタンパとを準備した。次に、信号面形成用スタンパを射出成形装置の一方の金型に取り付け、他方の金型にはスタンパを取り付けずミラー面(平坦面)とし、この射出成形装置を用いて樹脂材料にスタンパの形状を転写した。これにより、凹凸パターンが形成された信号面と、平坦面とを有する厚さ0.6mmの第1のPC基板が得られた。次に、読み取り面形成用スタンパを射出成形装置の一方の金型に取り付け、他方の金型にはスタンパを取り付けずミラー面(平坦面)とし、この射出成形装置を用いて樹脂材料にスタンパの形状を転写した。これにより、サブ波長構造体パターンが形成された読み取り面と、平坦面とを有する厚さ0.6mmの第2のPC基板が得られた。
次に、第1および第2の基板の平坦面同士を紫外線硬化樹脂により貼り合わせることで、一主面に凹凸パターンが形成された信号面を有し、他主面に複数のサブ波長構造体パターンが形成された読み取り面を有する基板を作製した。次に、スパッタリング法により、この基板の信号面にアルミ膜(反射膜)を成膜した。次に、スピンコート法によりアルミ膜上に紫外線硬化樹脂を塗布し硬化させることにより、保護膜を形成した。これにより、読み取り面に所望のサブ波長構造体を有する、CD規格に準拠した光ディスクが得られた。
(実施例3)
まず、DVD−SL(DVD-Single Layer)規格に準拠した情報信号を記録した信号面形成用スタンパ(ニッケル製スタンパ)と、この信号面形成用スタンパの信号領域に対応する領域(半径20mm〜59mm)に、実施例1と同様のサブ波長構造体を形成した読み取り面形成用スタンパとを準備した。
次に、信号面形成用スタンパを射出成形装置の一方の金型に取り付け、読み取り面形成用スタンパを他方の金型に取り付け、この射出成形装置を用いて樹脂材料にスタンパの形状を転写した。これにより、凹凸パターンが形成された信号面と、サブ波長構造体パターンが形成された読み取り面とを有する厚さ0.6mmの第2のPC基板が得られた。次に、スパッタリング法により、この第2のPC基板の信号面にアルミ膜(反射膜)を成膜した。
次に、上記DVD−SL用の信号面形成用スタンパスタンパの信号領域を平坦面(ミラー)としたスタンパを準備した。次に、このスタンパを射出成形装置の一方の金型に取り付け、他方の金型にはスタンパを取り付けずミラー面(平坦面)とし、この射出成形装置を用いて樹脂材料にスタンパの形状を転写した。これにより、両面が平坦面である第1のPC基板が得られた。
次に、第1の基板の信号面と第2の基板の平坦面とを紫外線硬化樹脂により貼り合わせた。これにより、読み取り面に所望のサブ波長構造体を有する、DVD−SL規格に準拠した光ディスクが得られた。
(実施例4)
まず、DVD−DL(DVD-Dual Layer)のL0層の規格に準拠した情報信号を記録したL0層用の信号面形成用スタンパ(ニッケル製スタンパ)と、この信号面形成用スタンパの信号領域に対応する領域(半径20mm〜59mm)に、実施例1と同様のサブ波長構造体を形成した読み取り面形成用スタンパとを準備した。
次に、L0層用の信号面形成用スタンパを射出成形装置の一方の金型に取り付け、読み取り面形成用スタンパを他方の金型に取り付け、この射出成形装置を用いて樹脂材料にスタンパの形状を転写した。これにより、凹凸パターンが形成された信号面と、サブ波長構造体パターンが形成された読み取り面とを有する厚さ0.6mmの第2のPC基板が得られた。次に、スパッタリング法により、この第2のPC基板の信号面にシリコン膜、または銀合金膜(半透過反射膜)を成膜した。
次に、DVD−DLのL1層の規格に準拠した情報信号を記録したL1層用の信号面形成用スタンパ(ニッケル製スタンパ)を準備した。次に、L1層用の信号面形成用スタンパを射出成形装置の一方の金型に取り付け、他方の金型にはスタンパを取り付けずミラー面(平坦面)とし、この射出成形装置を用いて樹脂材料にスタンパの形状を転写した。これにより、凹凸パターンが形成された信号面と、平坦面とを有する厚さ0.6mmの第1のPC基板が得られた。次に、スパッタリング法により、この第1のPC基板の信号面にアルミ膜、または銀合金膜(全反射膜)を成膜した。
次に、第1および第2の基板の信号面同士を紫外線硬化樹脂により貼り合わせた。これにより、読み取り面に所望のサブ波長構造体を有する、DVD−DL規格に準拠した光ディスクが得られた。
(実施例5)
まず、SACD−HD(SACD-Hybrid)規格に準拠した情報信号を記録した信号面形成用スタンパ(ニッケル製スタンパ)と、この信号面形成用スタンパの信号領域に対応する領域(半径20mm〜59mm)に、実施例1と同様のサブ波長構造体を形成した読み取り面形成用スタンパとを準備した。
次に、SACD層用の信号面形成用スタンパを射出成形装置の一方の金型に取り付け、他方の金型にはスタンパを取り付けずミラー面(平坦面)とし、この射出成形装置を用いて樹脂材料にスタンパの形状を転写した。これにより、凹凸パターンが形成された信号面と、平坦面とを有する厚さ0.6mmの第1のPC基板が得られた。次に、スパッタリング法により、この第1のPC基板の信号面にシリコン膜、または銀合金膜(半透過反射膜)を成膜した。
次に、SACD−HDのCD層の規格に準拠した情報信号を記録したCD層用の信号面形成用スタンパ(ニッケル製スタンパ)を準備した。次に、CD層用の信号面形成用スタンパを射出成形装置の一方の金型に取り付け、他方の金型にはスタンパを取り付けずミラー面(平坦面)とし、この射出成形装置を用いて樹脂材料にスタンパの形状を転写した。これにより、凹凸パターンが形成された信号面と、平坦面とを有する厚さ0.6mmの第2のPC基板が得られた。次に、スパッタリング法により、この第2のPC基板の信号面にアルミ膜、または銀合金膜(全反射膜)を成膜した。次に、スピンコート法によりアルミ膜上に紫外線硬化樹脂を塗布し硬化させることにより、保護膜を形成した。
次に、第1のPC基板の信号面と第2のPC基板の平坦面とを紫外線硬化樹脂により貼り合わせた。これにより、読み取り面に所望のサブ波長構造体を有する、SACD−HD規格に準拠した光ディスクが得られた。
(実施例6)
まず、DVD−DL(DVD-Dual Layer)のL0層の規格に準拠した情報信号を記録したL0層用の信号面形成用スタンパ(ニッケル製スタンパ)を準備した。次に、L0層用の信号面形成用スタンパを射出成形装置の一方の金型に取り付け、他方の金型にはスタンパを取り付けずミラー面(平坦面)とし、この射出成形装置を用いて樹脂材料にスタンパの形状を転写した。これにより、凹凸パターンが形成された信号面と、平坦面とを有する厚さ0.6mmの第2のPC基板が得られた。
次に、実施例1と同様のサブ波長構造体を形成した読み取り面形成用スタンパを準備した。次に、スピンコート法により、第2のPC基板の平坦面上に、少なくともサブ波長構造体の高さ以上の厚さに紫外線硬化樹脂を塗布した。次に、この紫外線硬化樹脂に対して読み取り面形成用スタンパに押しつけ、第2の基板の信号面側から紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化した後、スタンパを剥離した。これにより、第2の基板の読み取り面側に複数のサブ波長構造体が形成された。これ以降の工程は、上述の実施例4と同様にして、読み取り面に所望のサブ波長構造体を有する、DVD−DL規格に準拠した光ディスクを得た。
(実施例7)
まず、DVD−DL規格に準拠した光ディスクを準備した。次に、実施例1と同様のサブ波長構造体を形成した読み取り面形成用石英製スタンパ(厚さ0.7〜1.2mm)を準備した。次に、スピンコート法により、光ディスクの読み取り面上に、少なくともサブ波長構造体の高さ以上(400nm以上)の厚さに紫外線硬化樹脂を塗布した。次に、この紫外線硬化樹脂に対して読み取り面形成用スタンパに押しつけ、石英製スタンパの背面側から紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化することにより、光ディスクの読み取り面に複数のサブ波長構造体を形成した。これにより、読み取り面に所望のサブ波長構造体を有する、DVD−DL規格に準拠した光ディスクが得られた。
なお、この実施例7では、石英製スタンパを用いる場合を例として説明したが、ニッケル製スタンパを用いて成形転写で作製した透明基板を石英スタンパの代わりに用いることも可能である。また、この実施例7で用いたサブ波長構造体の形成方法は、DVD−DLに限らず、CDやBDなどの種々の規格の光ディスクに適用可能である。
(実施例8)
まず、DVD−DL規格に準拠した光ディスクを準備した。次に、実施例1と同様のサブ波長構造体を形成した読み取り面形成用石英製スタンパ(厚さ0.7〜1.2mm)を準備した。次に、ポリカーボネート、PMMA、またはPETなどからなる厚さ約0.1mmのフィルム基体上に、サブ波長構造体の高さ以上(400nm以上)の厚さに紫外線硬化樹脂を塗布した。次に、石英製スタンパを紫外線硬化樹脂に対して押しつけ、石英製スタンパの背面側から紫外線を照射して硬化させた後、石英製スタンパをフィルム基体から剥離した。これにより、表面に所望のサブ波長構造体を有する厚さ約0.1mmのフィルム基体が得られた。
次に、第2の基板の厚さを0.5mmとしたDVD−DL規格に準拠した光ディスクを準備した。次に、この第2の基板の読み取り面に、フィルム基体を接着剤を介して貼り合わせた。これにより、読み取り面に所望のサブ波長構造体を有する、DVD−DL規格に準拠した光ディスクが得られた。
この実施例8で用いたサブ波長構造体の形成方法は、DVD−DLに限らず、CDやBDなどの種々の規格の光ディスクに適用可能である。
次に、BD、DVD、CD規格に準拠した光ディスクの表面反射防止用モスアイパターンのサイズおよび形状をRCWAシミュレーション法を用いて検討した。
この検討に際しては以下の2つの条件を前提条件とした。
(1)現行の成形条件で対応可能、または製造に大きな影響を及ぼさない程度の簡単な条件で設定変更に対応可能である。
(2)現行の信号パターン露光装置で簡単にパターン形成可能である。
そのために、パターンの高さは一番高いCDのピット高さ150nmを考慮し目標値として200nm以下、パターンピッチは解像力から200nm以上、パターンピッチに対する高さの比(アスペクト比)は成形し易さから考えて1以下で適度な傾斜を有した円錐台形状を目安とした。
また、反射防止効果の指標である反射率はポリカーボネート、アクリル、ガラスなど基板を念頭にn=約1.5に対して効果があるレベルとして0.2%以下、望ましいレベルの目安を0.1%以下とした。
(試験例1)
BD規格に準拠した光ディスクの読み取り面に対して、下記の構成を有する複数の構造体を形成した場合の反射率を、RCWAシミュレーション法を用いて求めた。その結果を図30に示す。
パターンピッチ:300nm
パターン高さ:120nm
パターン上部の平坦部径:90nm
パターン配列:六方格子状
パターン形状:円錐台形状
本実施例において、平坦部径は平坦部の直径を意味する。
上記シミュレーション結果から、BD読取ピックアップ波長405nmに対して反射率は殆ど0%であることがわかる。また、ピックアップレンズNA値0.85を考慮し入射角45度で反射率を確認したところ、0.5%程度であり、垂直入射に比較すれば劣化するものの反射防止効果は得られることがわかった。
(試験例2)
DVD規格に準拠した光ディスクの読み取り面に対して、下記の構成を有する複数の構造体を形成した場合の反射率を、RCWAシミュレーション法を用いて求めた。その結果を図30に示す。
パターンピッチ:300nm、
パターン高さ:180nm、
パターン上部の平坦部径:150nm
パターン配列:六方格子状
パターン形状:円錐台形状
上記シミュレーション結果から、DVD読取ピックアップ波長650nmに対して反射率は殆ど0%であることがわかる。
(試験例3)
CD規格に準拠した光ディスクの読み取り面に対して、下記の構成を有する複数の構造体を形成した場合の反射率を、RCWAシミュレーション法を用いて求めた。その結果を図30に示す。
パターンピッチ:300nm
パターン高さ:215nm
パターン上部の平坦部径:150nm
パターン配列:六方格子状
パターン形状:円錐台形状
上記シミュレーション結果から、CD読取ピックアップ波長780nmに対して反射率は殆ど0%であることがわかる。
(試験例4)
BD規格に準拠した光ディスクの読み取り面に対して、下記の構成を有する複数の構造体を形成した場合の反射率を、RCWAシミュレーション法を用いて求めた。その結果を図31A〜図31Cに示す。
パターンピッチ:120〜450nmの範囲内で変更
パターン高さ:120nm
パターン上部の平坦部径:設定ピッチの0.3倍(円錐台形)、および0(円錐形)
パターン配列:六方格子状
パターン形状:円錐台形状、円錐形状
図31Aに、パターン上部の平坦部径をピッチの0.3倍(円錐台形)とした場合のグラフを示す。図31Bに、パターン上部の平坦部径をピッチの0倍(円錐形)とした場合のグラフを示す。図31Cに、OP(Optical Pickup)波長405nmにおける反射率をパターンピッチに対して纏めたグラフを示す。
図31Cから、目的OP波長405nmの場合、本設定条件ではパターン上部の平坦部径をピッチの0.3倍(楕円錐形)としたときの方が、その平坦部径をピッチの0倍(円錐形)としたときに比べて反射率が低いことがわかる。しかし、パターン上部の平坦部径をピッチの0倍とした場合でも、ピッチ120〜450nmの範囲で反射率は1%以下なので、反射防止の効果は得られる。
また、図31A、図31Bから、何れの場合もピッチを450nmとした場合、約390nm波長付近以下で急激な反射率上昇が認められる。これは、ピッチ450nmに対して√3/2を乗じた値で、六方格子配置の場合の実効的な最隣接の回折格子間隔となる寸法値に相当する。これは、正三角形の各頂点にパターンが配置された場合の三角形の高さの値である(一辺の長さはピッチ寸法)。
なお、四方格子配置の場合にはピッチ寸法そのものが実効的な最隣接の回折格子間隔になるのでそのまま450nmとなる。
パターン密度は六方格子配置の方が四方格子より大きくなり有利なので六方格子を中心に説明するが、ピッチ450nmの場合 波長390nm以下では回折の影響による反射率上昇があるため、反射防止効果が得られないことを示している。
このことから、BDのOP波長405nmの場合にこの回折格子による反射率上昇の影響が生じるピッチ寸法は405nmを√3/2で割った468nmであり、約470nm以下のピッチ寸法にすればOP波長405nmに対して反射防止効果が得られることになる。
以上により、BD規格に準拠した光ディスクの場合、反射防止効果を得るためには、パターンピッチを約470nm以下の範囲にすることが好ましい。
(試験例5)
BD規格に準拠した光ディスクの読み取り面に対して、下記の構成を有する複数の構造体を形成した場合の反射率を、RCWAシミュレーション法を用いて求めた。その結果を図32A〜図32Cに示す。
パターンピッチ:300nm
パターン高さ:40〜200nmの範囲内で変更
パターン上部の平坦部径:設定ピッチの0.3倍(円錐台形)、および0(円錐形)
パターン配列:六方格子状
パターン形状:円錐台形状、円錐形状
図32Aに、パターン上部の平坦部径をピッチの0.3倍(円錐台形)とした場合のグラフを示す。図32Bに、パターン上部の平坦部径をピッチの0倍(円錐形)とした場合のグラフを示す。図32Cに、OP波長405nmにおける反射率をパターン高さに対して纏めたグラフを示す。
図32Cから、目的OP波長405nmの場合、高さ150nm以下のとき、パターン上部の平坦部径をピッチの0.3倍(楕円錐形)としたときの方が、その平坦部径をピッチの0倍(円錐形)としたきに比べて反射率が低いことがわかる。しかし、パターン上部の平坦部径をピッチの0倍とした場合でも、高さ80〜200nm範囲で反射率は2%以下なので、反射防止の効果は得られる。
また、パターン上部の平坦部径をピッチの0倍(円錐形)とした場合、高さが高くなるにつれて反射率は低くなり効果が大きくなっていくものの、反射率0%付近を得るには160nm以上の高さが必要となる。広く考えれば高さ80〜200nm範囲で反射防止の効果は得られるといえる。
高さは低い程本発明の目的にはかなっているが、反射防止効果としては高い程有利な面があるので、BDピット高さ約100nmの2倍が上限値の目安と考えられる。
(試験例6)
BD規格に準拠した光ディスクの読み取り面に対して、下記の構成を有する複数の構造体を形成した場合の反射率を、RCWAシミュレーション法を用いて求めた。その結果を図33A、図33Bに示す。
パターンピッチ:300nm
パターン高さ :120nm
ターン上部の平坦部径:ピッチの0〜0.7倍まで変化
パターン配列:六方格子状
パターン形状:円錐台形状、円錐形状
図33Aに、パターン上部の平坦部径をピッチの0〜0.7倍まで変化させたグラフを示す。図33Bに、OP波長405nmにおける反射率をパターン上部の平坦部径に対して纏めたグラフを示す。
図33Bから、目的OP波長405nmの場合、パターン上部の平坦部径をピッチの0.3倍(90nm)付近としたときに一番反射率が低くなることがわかる。なお、パターン上部の平坦部径が一番狭い、ピッチの0倍とした場合で、反射率は0.5%程度、パターン上部の平坦部径が一番広い、ピッチの0.7倍(210nm)とした場合で、反射率は1.2%程度なので、これらの範囲で反射防止の効果は得られる。
(試験例7)
DVD規格に準拠した光ディスクの読み取り面に対して、下記の構成を有する複数の構造体を形成した場合の反射率を、RCWAシミュレーション法を用いて求めた。その結果を図34A〜図34Cに示す。
パターンピッチ:120〜750nmの範囲内で変更
パターン高さ:180nm
パターン上部の平坦部径 : 設定ピッチの0.5倍(円錐台形)、および0(円錐形)
パターン配列:六方格子状
パターン形状:円錐台形状、円錐形状
図34Aに、パターン上部の平坦部径をピッチの0.5倍(円錐台形)とした場合のグラフを示す。図34Bに、パターン上部の平坦部径をピッチの0倍(円錐形)とした場合のグラフを示す。図34Cに、OP波長650nmにおける反射率をパターンピッチに対して纏めたグラフを示す。
図34Cから、目的OP波長650nmの場合、本設定条件ではパターン上部の平坦部径をピッチの0.5倍(楕円錐形)としたきの方が、その平坦部径をピッチの0倍(円錐形)としたときに比べて反射率が低いことがわかる。パターン上部の平坦部径をピッチの0.5倍とした場合、ピッチ寸法150〜450nmの範囲で反射率は殆ど0%となる。パターン上部の平坦部径をピッチの0倍とした場合でも、ピッチ120〜750nmの範囲で反射率は2%以下なので、反射防止の効果は得られる。
また、上記BD規格に準拠した光ディスクの場合と同様に、図34A、図34Bから、何れの場合もピッチを大きくした場合に、回折の影響による反射率が急激に変化する領域が現れるようになる。
六方格子配置でピッチを750nmとした場合には上述したように、この数値に√3/2を乗じた値約650nmが 実効的な最隣接の回折格子間隔となる寸法値に相当するので、この寸法以下の波長領域で急激な反射率上昇が認められるようになる。
ここで、650nmはそのままDVDのOP波長となるため、DVDの場合にはピッチ寸法750nm以下で反射防止効果が得られることになる。なお、四方格子配置の場合はピッチ寸法が最隣接の回折格子間隔となるので、ピッチ寸法650nm以下で反射防止の効果が得られることになる。
以上により、DVD規格に準拠した光ディスクの場合に反射防止効果を得るためには、パターンピッチを約750nm以下の範囲にすることが好ましい。
(試験例8)
DVD規格に準拠した光ディスクの読み取り面に対して、下記の構成を有する複数の構造体を形成した場合の反射率を、RCWAシミュレーション法を用いて求めた。その結果を図35A〜図35Cに示す。
パターンピッチ:300nm
パターン高さ:80〜260nmの範囲内で変更
パターン上部の平坦部径:設定ピッチの0.5倍(円錐台形)、および0(円錐形)
パターン配列:六方格子状
パターン形状:円錐台形状、円錐形状
図35Aに、パターン上部の平坦部径をピッチの0.5倍(円錐台形)とした場合のグラフを示す。図35Bに、パターン上部の平坦部径をピッチの0倍(円錐形)とした場合のグラフを示す。図35Cに、OP波長650nmにおける反射率をパターン高さに対して纏めたグラフを示す。
図35Cから、目的OP波長650nmにおいては高さ80〜230nmの領域においてパターン上部の平坦部径をピッチの0.5倍(楕円錐形)としたときの方が、その平坦部形をピッチの0倍(円錐形)としたときに比べて反射率が低い。パターン上部の平坦部径をピッチの0.5倍とした場合、高さ80nm以上で反射率2%以下、高さ110nm以上で反射率1%以下、高さ160〜200nm付近で反射率は殆ど0%となる。
また、パターン上部の平坦部径をピッチの0倍(円錐形)とした場合には、高さが高くなるにつれて反射率は低くなり、反射防止の効果が大きくなっていくものの、反射率0%付近を得るには少なくとも260nm以上の高さが必要となる。
広く考えれば高さ80〜260nm範囲で反射防止の効果は得られるといえる。
高さは低い程、本発明の目的にはかなっているが、反射防止効果としては高い程有利な面があるので、DVDピット高さの約130nmの2倍が上限値の目安と考えられる。
(試験例9)
DVD規格に準拠した光ディスクの読み取り面に対して、下記の構成を有する複数の構造体を形成した場合の反射率を、RCWAシミュレーション法を用いて求めた。その結果を図36A〜図36Cに示す。
パターンピッチ:300nm
パターン高さ:180nm
パターン上部の平坦部径:ピッチの0〜0.7倍まで変化
パターン配列:六方格子状
パターン形状:円錐台形状、円錐形状
図36Aに、パターン上部の平坦部径をピッチの0〜0.7倍まで変化させたグラフを示す。図36Bに、OP波長650nmにおける反射率をパターン上部の平坦部径に対して纏めたグラフを示す。
図36Bから、目的OP波長650nmの場合、パターン上部の平坦部径をピッチの0.5倍(150nm)付近としたときに、一番反射率が低くなることがわかる。なお、パターン上部の平坦部径が一番狭い、ピッチの0倍とした場合で、反射率は1.1%程度、パターン上部の平坦部径が一番広い、ピッチの0.7倍(210nm)とした場合で、反射率は0.5%程度なので、これらの範囲で反射防止の効果は得られる。
(試験例10)
CD規格に準拠した光ディスクの読み取り面に対して、下記の構成を有する複数の構造体を形成した場合の反射率を、RCWAシミュレーション法を用いて求めた。その結果を図37A〜図37Cに示す。
パターンピッチ:120〜900nmの範囲内で変更
パターン高さ:215nm
パターン上部の平坦部径:設定ピッチの0.5倍(円錐台形)、および0(円錐形)
パターン配列:六方格子状
パターン形状:円錐台形状、円錐形状
図37Aに、パターン上部の平坦部径をピッチの0.5倍(円錐台形)とした場合のグラフを示す。図37に、パターン上部の平坦部径をピッチの0倍(円錐形)とした場合のグラフを示す。図37Cに、OP波長780nmにおける反射率をパターンピッチに対して纏めたグラフを示す。
図37Cから、目的OP波長780nmの場合、本設定条件ではパターン上部の平坦部径をピッチの0.5倍(円錐台形)としたときの方が、その平坦部径をピッチの0倍(円錐形)とした場合よりも反射率が低いことがわかる。パターン上部の平坦部径をピッチの0.5倍とした場合、ピッチ寸法200〜550nmの範囲で反射率は殆ど0%となる。
パターン上部の平坦部径をピッチの0倍とした場合でも、ピッチ150〜900nmの範囲で反射率は2%以下なので、反射防止の効果は得られる。
また、上記BD、DVD規格に準拠した光ディスクの場合と同様に、図37A、図37Bから、何れの場合もピッチを大きくした場合に、回折の影響による反射率が急激に変化する領域が現れるようになる。
六方格子配置でピッチを900nmとした場合には先述したようにこの数値に√3/2を乗じた値約780nmが実効的な最隣接の回折格子間隔となる寸法値に相当するので、この寸法以下の波長領域で急激な反射率上昇が認められるようになる。
ここで、780nmはそのままCDのOP波長となるため、CDの場合にはピッチ寸法900nm以下で反射防止効果が得られることになる。なお、四方格子配置の場合はピッチ寸法が最隣接の回折格子間隔となるので、ピッチ780nm以下の領域にて反射防止効果が得られる。
以上により、CDに準拠した光ディスクの場合には、反射防止効果を得るためには、パターンピッチを900nm以下の範囲にすることが好ましい。
(試験例11)
CD規格に準拠した光ディスクの読み取り面に対して、下記の構成を有する複数の構造体を形成した場合の反射率を、RCWAシミュレーション法を用いて求めた。その結果を図38A〜図38Cに示す。
パターンピッチ:300nm
パターン高さ:100〜350nmの範囲内で変更
パターン上部の平坦部径:設定ピッチの0.5倍(円錐台形)、及び0(円錐形)
パターン配列:六方格子状
パターン形状:円錐台形状、円錐形状
図38Aに、パターン上部の平坦部径をピッチの0.5倍(円錐台形)とした場合のグラフを示す。図38Bに、パターン上部の平坦部径をピッチの0倍(円錐形)とした場合のグラフを示す。図38Cに、OP波長780nmにおける反射率をパターン高さに対して纏めたグラフを示す。
図38Cから、目的OP波長780nmにおいては、高さ100〜280nmの領域においてパターン上部の平坦部径をピッチの0.5倍(円錐台形)としたときの方が、その平坦部径をピッチの0倍(円錐形)としたときよりも反射率が低い。パターン上部の平坦部径をピッチの0.5倍とした場合、高さ100nm以上で反射率2%以下、高さ約130nm以上で反射率1%以下、高さ200〜220nm付近で反射率は殆ど0%となる。
また、パターン上部の平坦部径をピッチの0倍(円錐形)とした場合には、パターン高さが高くなるにつれて反射率は低くなり、反射防止の効果が大きくなっていくものの、反射率0%付近を得るには、少なくとも350nm以上の高さが必要となる。広く考えれば高さ100〜300nm範囲で、反射防止の効果は得られるといえる。
高さは低い程、本発明の目的にはかなっているが、反射防止効果としては高い程有利な面があるので、CDピット高さ約150nmの2倍が上限値の目安と考えられる。
(試験例12)
CD規格に準拠した光ディスクの読み取り面に対して、下記の構成を有する複数の構造体を形成した場合の反射率を、RCWAシミュレーション法を用いて求めた。その結果を図39A、図39Bに示す。
パターンピッチ:300nm
パターン高さ:215nm
パターン上部の平坦部径:ピッチの0〜0.8倍まで変化
パターン配列:六方格子状
パターン形状:円錐台形状、円錐形状
図39Aに、パターン上部の平坦部径をピッチの0〜0.8倍まで変化させたグラフを示す。図39Bに、OP波長780nmにおける反射率をパターン上部の平坦部径に対して纏めたグラフを示す。
図39Bから、目的OP波長780nmの場合、パターン上部の平坦部径をピッチの0.5倍(150nm)付近としたときに一番反射率が低くなることがわかる。なお、パターン上部の平坦部径が一番狭い、ピッチの0倍とした場合で、反射率1.2%程度、パターン上部の平坦部径が一番広い、ピッチの0.8倍(240nm)とした場合でも、反射率1.2%程度なので、これらの範囲で反射防止の効果は得られる。
(試験例13)
BD規格に準拠した光ディスクの読み取り面に対して、下記の構成を有する複数の構造体を形成した場合の反射率を、RCWAシミュレーション法を用いて求めた。その結果を図40Aに示す。
パターンピッチ:240nm
パターン高さ:80〜200nmの範囲内で変更
パターン配列:六方格子状
パターン形状:円錐台形状
(試験例14)
DVD規格に準拠した光ディスクの読み取り面に対して、下記の構成を有する複数の構造体を形成した場合の反射率を、RCWAシミュレーション法を用いて求めた。その結果を図40Bに示す。
パターンピッチ:300nm
パターン高さ:100〜260nmの範囲内で変更
パターン配列:六方格子状
パターン形状:円錐台形状
(試験例15)
CD規格に準拠した光ディスクの読み取り面に対して、下記の構成を有する複数の構造体を形成した場合の反射率を、RCWAシミュレーション法を用いて求めた。その結果を図40Cに示す。
パターンピッチ:300nm
パターン高さ:120〜350nmの範囲内で変更
パターン配列:六方格子状
パターン形状:円錐台形状
図40A〜図40C中、横軸は、構造体高さに対するOP波長(BD405nm、DVD650nm、CD780nm)の比率(OP波長/高さ)を示す。また、縦軸は、各構造体高さにおいて最低反射率となる比率(上部の平坦部径/ピッチ)、およびその最低反射率(%)を示す。なお、BD規格に準拠した光ディスクでは、CD規格およびDVD規格に準拠した光ディスクのようにパターンピッチを300nmとすると、影響は小さいが一部干渉の影響を受けるので、影響を受けない240nmとした。
図40A〜図40Cから以下のことがわかる。
BD、DVDおよびCD規格の何れの光ディスクの場合でも、比率(OP波長/高さ)(横軸)が約3.5近辺において、殆ど0%となる最少反射率が得られることがわかる。上記比率の値より大きくても(すなわち構造体高さが低くても)、小さくても(すなわち構造体高さが高くても)、反射率は大きくなる傾向にある。
殆ど0%となる最少反射率を得るためには、比率(OP波長/高さ)を約3.5とすると共に、BD準拠の光ディスクの場合には、比率(上部の平坦部径/ピッチ)を0.3〜0.4とし、DVDおよびCDに準拠する光ディスクの場合には、約0.5に設定することが好ましい。
反射率1%以下の良好な反射防止特性を得るためには、BD、DVDおよびCD準拠の光ディスクに共通として、比率(OP波長/高さ)を約2〜6、比率(上部の平坦部径/ピッチ)を約0〜0.7の範囲に設定することが好ましい。
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、形状、材料および数値などを用いてもよい。
また、上述の実施形態の各構成は、本発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
また、本発明は、上述の実施形態に係る光情報記録媒体に限定されるものではなく、情報信号を記録または再生するための光が照射される読み取り面を有する光情報記録媒体であれば適用可能である。例えば、体積型情報記録媒体(体積ホログラム)などの次世代の情報記録媒体に対しても本発明は適用可能である。
また、上述の実施形態では、複数の構造体を規則的または周期的に配列する場合を例として説明したが、複数の構造体をランダムに配列するようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、複数の構造体を同一の大きさとする場合を例として説明したが、複数の構造体の大きさをランダムに変化させるようにしてもよい。また、複数の構造体の大きさをランダムに変化させるとともに、それらをさらにランダムに配置するようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、1層または2層の情報信号層を備える光情報記録媒体に対して本発明を適用する場合を例として説明したが、情報信号層の総数はこの例に限定されるものではなく、1層または2層以上の情報信号層を備える光情報記録媒体に対して本発明は適用可能である。
1 基板
1a 第1の成形体
1b 第2の成形体
2 情報信号層
3 保護層
11 構造体
12 凹凸部
13 樹脂材料
14 貼合層
41 第1の基板
42 第2の基板
43 第1の情報信号層
44 中間層
45 第2の情報信号層
51 第1の基板
52 第1の情報信号層
53 第2の基板
54 第2の情報信号層
61 基板
62 保護層

Claims (13)

  1. 基板と、
    上記基板上に形成された1層または2層以上の情報信号層と、
    上記1層または2層以上の情報信号層上に形成された保護層と
    を備え、
    上記保護層の表面が、上記情報信号層に対して情報信号を記録または再生するための光が照射される読み取り面であり、
    上記読み取り面には、複数のサブ波長構造体が形成されている光情報記録媒体。
  2. 上記サブ波長構造体の配置ピッチが、470nm以下であり、
    上記サブ波長構造体の高さが、80nm以上200nm以下である請求項1記載の光情報記録媒体。
  3. 第1の基板と、
    上記第1の基板上に形成された1層または2層以上の情報信号層と、
    上記1層または2層以上の情報信号層上に形成された第2の基板と
    を備え、
    上記第2の基板の表面が、上記情報信号層に対して情報信号を記録または再生するための光が照射される読み取り面であり、
    上記読み取り面には、複数のサブ波長構造体が形成されている光情報記録媒体。
  4. 上記サブ波長構造体の配置ピッチが、750nm以下であり、
    上記サブ波長構造体の高さが、80nm以上240nm以下である請求項3記載の光情報記録媒体。
  5. 基板と、
    上記基板上に形成された1層または2層以上の情報信号層と、
    上記1層または2層以上の情報信号層上に形成された保護層と
    を備え、
    上記基板の表面が、上記情報信号層に対して情報信号を記録または再生するための光が照射される読み取り面であり、
    上記読み取り面には、複数のサブ波長構造体が形成されている光情報記録媒体。
  6. 上記サブ波長構造体の配置ピッチが、900nm以下であり、
    上記サブ波長構造体の高さが、100nm以上300nm以下である請求項5記載の光情報記録媒体。
  7. 上記複数のサブ波長構造体は、複数列のトラックをなすように配置され、
    上記トラックは、同心円状、螺旋状または直線状である請求項1〜6のいずれか1項に記載の光情報記録媒体。
  8. 上記複数のサブ波長構造体は、六方格子パターン、準六方格子パターン、四方格子パターンまたは準四方格子パターンを形成している請求項7記載の光情報記録媒体。
  9. 上記トラックは、蛇行している請求項7記載の光情報記録媒体。
  10. 上記サブ波長構造体の高さHに対する、上記情報信号を記録または再生するための光の波長λの比率(λ/H)が、2以上6以下である請求項1、3または5記載の光情報記録媒体。
  11. 上記サブ波長構造体の配置ピッチPに対する、上記サブ波長構造体上部の平坦部径Rの比率(R/P)が、0以上0.7以下である請求項1、3または5記載の光情報記録媒体。
  12. 情報信号を記録または再生するための光が照射される読み取り面を有し、
    上記読み取り面には、複数のサブ波長構造体が形成されている光情報記録媒体。
  13. 読み取り面形成用原盤の形状を樹脂材料に転写し、複数のサブ波長構造体が表面に形成された基板または保護層を形成する工程を備え、
    上記基板または上記保護層の表面が、情報信号を記録または再生するための光が照射される読み取り面である光情報記録媒体の製造方法。
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